一种单相并联逆变器的并网和孤岛控制方法与流程

本发明涉及一种单相并联逆变器，尤其涉及一种单相并联逆变器的并网和孤岛控制方法。

背景技术：

能源危机和环境污染问题已经引起世界各国的广泛关注，研究可再生能源分布式发电系统是解决这一问题的主要手段之一。可再生能源输出功率具有随机性和间歇性特点，将其与储能装置、并网接口变换器和负载单元组成微电网，以微电网的形式接入大电网是一种更加有效的方式。

电压源型并网逆变器通常作为微电网与可再生能源发电单元的接口，主要起到能量转换和功率控制作用。并网逆变器的控制策略是保证微电网安全可靠运行的关键技术。微电网具有两种运行方式：并网和孤岛模式。在并网运行时，由于电网电压和频率的支撑作用，并网逆变器只需要控制电流即可实现对功率进行控制。当微电网处于孤岛情况时，其控制策略主要分为主从控制和对等控制。主从控制策略主要是指其中一台逆变器作为主站，采用恒压恒频控制或者下垂控制维持交流母线电压恒定，而其他逆变器作为从站，仍然采用电流闭环控制，该控制方法需要通信，当通信系统出现问题时有可能导致系统不稳定，因此主从控制策略稳定性较差。对等控制是指系统不分为主站和从站，在失去主电网支撑作用期间，所有逆变器均参与交流母线电压和频率控制，采用对等控制时逆变器之间不需要通信，能够实现自插自用功能，稳定性更好。与主从控制不同，多台逆变器同时采用下垂控制存在功率分配不均以及逆变器间出现环流的问题。

技术实现要素：

为了克服输出功率均分和环流抑制存在的难题，本发明提出一种单相并联逆变器的并网和孤岛控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

单相并联逆变器的并网和孤岛控制方法，包括逆变器、并网运行控制、孤岛运行控制三部分。

所述逆变器由包括4个绝缘栅双极型IGBT组成的桥式电路、LC滤波器组成。

所述并网运行控制采用单电流闭环控制方式，包括锁相环、PR控制和SPWM调制三部分。

所述孤岛运行控制采用下垂控制，平均功率提取、虚拟阻抗和SPWM调制四部分。

本发明的有益效果是：在并网运行时采用电流闭环控制，并且通过准PR 调节器实现零稳态误差调节；在孤岛运行模式时采用下垂控制并结合虚拟电感来消除线路阻抗参数不一致的影响，实现功率均分和环流抑制目标。与传统提取方法相比，采用混合滤波器平均功率提取方法能够有效抑制功率振荡，提高系统电能质量。

附图说明

图1 逆变器并联运行的系统结构。

图2 逆变器并联等效电路。

图3 逆变器并网运行控制方法。

图4 逆变器孤岛运行控制。

图5 平均有功和无功功率提取方法。

具体实施方案

图1中，逆变器输出侧接有二阶LC滤波器，和表示线路复阻抗，表示本地负荷。并网逆变器和电网之间接有静态开关。在电网正常运行期间，静态开关闭合，逆变器工作在并网模式；当电网发生故障时，静态开关断开，此时逆变器工作在孤岛模式。

图2中，单相逆变器处于并网运行模式时，主要采用电流闭环控制策略。和表示逆变器1和逆变器2的输出电压，和表示逆变器1和逆变器2的输出阻抗，和表示逆变器1和逆变器2的输出电流，、和表示负载电压、阻抗和电流。

图3中，在并网运行期间，逆变器通过采用单电流闭环控制。首选需要采样电网电压通过锁相环提取电网电压相位信息，将其与电网电流参考值可以合成正弦参考，将电流参考值与电感电流实际值相减通过准PR调节器实现对交流误差信号的零稳态误差条件，最后通过正弦脉宽调制策略获得IGBT驱动脉冲。

图4中，在孤岛运行期间，由于失去了主电网的电压和频率支撑作用，需要切换逆变器的控制模式使得逆变器作为可控电压源来保证本地负荷的不间断供电运行。为了解决这一问题，在孤岛运行期间，采用下垂控制，并且结合虚拟阻抗实现两台逆变器输出有功和无功功率均分，消除逆变器间的环流。首先采集电网电压和电感电流计算瞬时有功和无功功率，通过平均功率提取模块送入下垂控制模块，根据有功功率和频率、无功功率和电压关系进而可以生成电压外环参考值。将电压外环与实际输出电压相减经过PR调节器生成电流内环参考值，再将电流内环参考值与反馈值相减经过PR调节器得到调制信号，最终将调制信号送入正弦脉宽调制模块生成IGBT 驱动信号。

图5中，当采用下垂控制时，需要提取平均有功功率和无功功率。通过采集得到的电压和电流计算瞬时有功和无功功率，将瞬时有功和无功功率通过陷波器来消除特定频率的交流分量。