一种微网用分布式电源变流器控制方法与流程

本发明涉及一种微网用分布式电源变流器，尤其涉及一种微网用分布式电源变流器控制方法。

背景技术：

不同于传统电力系统“大机组，大电厂和大电网”的集中供电思想，分布式电源规模小灵活性高，可以实现对负荷的就近安装，并直接应用于低压配电网。分布式供电可对集中供电做出有力的补充：对于偏远地区用户，分布式电源的就近安装可以大大缩短输电距离，减小输电损失；而对于一些对供电质量要求较高的用户，分布式电源可以在电网故障或断电时，为其提供离网下的稳定供电，从而大大提高供电稳定性。

作为分布式电源的重要组成部分和未来发展方向，必须使用电力电子装置作为输出功率变换单元的一次能源（如蓄电池、光伏、风力发电等）在微网用分布式电源中所占的比率越来越高。与传统的并网变流器控制策略相比，微网用分布式电源变流器的控制策略明显复杂：传统的并网变流器具有电流源的输出特性，只负责在电网正常的情况下，向电网提供功率；而微网用变流器不但要在并网状态下为电网提供功率，还要在离网状态下为微网内负荷提供稳定的电压和频率支撑，因此微网用分布式电源变流器应当具有电压源的输出特性。

微网用分布式电源在应用的过程中，经常需要多台电源并联运行，共同分担负荷，共同稳定微网系统电压和频率。为实现分布式电源无互联信号线情况下的并联稳定运行，在微网用分布式电源变流器具有电压源输出特性的基础上，将传统电力系统中发电机的电压和频率下垂特性引入变流器的功率控制特性中。

技术实现要素：

为了克服微电网中多台电源并联运行的难题，本发明提出一种微网用分布式电源变流器控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种新的基于下垂特性（有功功率-频率下垂特性和无功功率-电压下垂特性）的微网用分布式电源变流器控制方法，实现了多台并联运行的变流器从并网到离网状态的无缝切换。

一种微网用分布式电源变流器控制方法，包括有功功率-频率下垂特性控制、无功功率-幅值下垂特性控制和并离网无缝切换控制三个部分。

所述有功功率-频率下垂特性控制通过调节电压的相角来间接控制功角，从而实现对变流器输出有功功率的控制。

所述无功功率-幅值下垂特性控制通过调节电压相量的幅值来控制变流器输出的无功功率。

所述并离网无缝切换控制时，微网控制系统对系统内多台并联的微网用变流器进行协调控制和能量调度。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种微网用分布式电源变流器控制方法，使得微网用变流器具有电压源的输出特性，同时具有无互联信号线并联下的负荷自动分配功能，从而有利于实现变流器“即插即用”功能。并且能够实现微网用变流器对微网系统电压频率和幅值的主动调节功能，从而实现了微网用变流器从离网状态到并网状态的不停机切换。

附图说明

图1微网用分布式电源变流器主电路。

图2微网用分布式电源变流器控制框图。

图3微网系统换控制框图。

具体实施方案

图1中，由于分布式电源的一次能源种类繁多，为简化讨论，将一次能源等效为理想直流电压源，即任意时刻恒定不变。为保证变流器在离网运行时，能够为微网内部负荷提供电能质量符合要求的交流电压，变流器利用变压器漏感组成LCL滤波电路，同时利用变压器实现电气隔离和三相四线制供电。变流器的控制单元利用电压传感器和电流传感器，实时采集三相微网交流母线电压和变流器输出电流。将微网交流母线电压等效为电压，变流器输出电流等效为电流。忽略谐波成分，将变流器半导体功率组件输出的三相PWM脉冲电压等效为电压。

变流器可以实时检测微网交流母线电压，并利用PWM脉冲控制半导体功率组件输出的电压。因此，变流器输出的有功功率正比于功角，通过调节电压的相角，使之相对于的相角差变化，变流器就可以实现对其输出有功功率的控制。同理，变流器输出的无功功率正比于两个电压的幅值差，因此变流器可以通过调节电压相对于交流母线电压的幅值差来控制变流器输出的无功功率。

图2中，根据变压器的绕线方式，变流器将采集到的微网交流母线电压、转化为变压器三角形侧三相电压。锁相环PLL利用计算得到其合成电压矢量的频率和相角。为加强变流器对半导体功率组件的过电流保护能力，电流传感器与交流滤波电感LF串联。在忽略滤波电容CF中电流的情况下，检测电流、即为变流器输出电流。功率计算单元利用同步旋转坐标系下变流器输出电流和变流器输出端电压计算得到变流器输出功率。

有功功率-频率下垂特性控制利用一次调频，微网用变流器可以根据本地信息：变流器接入点微网交流母线电压角频率，自动判断其输出有功功率大小。变流器输出的有功功率正比于功角，变流器可以通过调节电压的相角来间接控制功角，从而实现对变流器输出有功功率的控制。

无功功率-幅值下垂特性控制利用一次调压，微网用变流器可以根据本地信息：变流器接入点微网交流母线电压的幅值，自动判断其输出无功功率大小。变流器输出的无功功率正比于幅值差，因此变流器可以通过调节电压相量的幅值来控制变流器输出的无功功率。

图3中，利用电压传感器，微网控制系统能够同时检测公共电网电压和微网交流母线电压，并通过锁相环PLL计算得到公共电网电压的角频率相角以及微网交流母线电压的角频率和相角。最终计算得到公共电网电压和微网交流母线电压。