一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于控制器参数优化设计技术领域，具体涉及一种逆变型分布式电源的输 出限流控制方法。
【背景技术】
[0002] 为保证逆变型分布式电源电力电子器件正常工作，需将逆变型分布式电源输出电 流限定在一定范围内，通常为电力电子器件额定电流的两倍。故障电压跌落深度较大时，逆 变型分布式电源输出电流很容易达到限流值。因此限流运行模式是逆变型分布式电源故障 条件下的常见运行模式之一，研究逆变型分布式电源限流措施及特定限流方法下的故障特 性对逆变型分布式电源研究具有重要意义。
[0003] 传统的逆变型分布式电源限流方法有以下几种：
[0004] (1)在并网及孤岛运行条件下，逆变型分布式电源中通常采用电流解耦控制，即控 制逆变型分布式电源输出的有功电流及无功电流以实现不同的控制目标。
[0005] (2)孤岛条件下，采用等幅限制有功电流和无功电流的方法。
[0006] (3)优先输出无功电流的限流方法，将有功电流和无功电流之和限制在一定值以 下。
[0007] 以上方法均能实现有效的限流，但忽视了对逆变型分布式电源有功功率输出以及 输出电压不对称度的控制，有可能导致逆变型分布式电源由于交直流侧功率不平衡引发直 流侧电压保护动作而退出运行，或者输出电压严重不对称。
[0008] 传统的限流方法可以有效地将逆变型分布式电源输出的电流限定到限值Imax以 下，但是在不对称故障发生时，仍存在一些问题：
[0009] 1)对于不能随交流侧输出功率及时调整直流侧输出功率的逆变型分布式电源，发 生故障时若直流侧输出的有功功率远大于限流作用下交流侧输出功率，直流侧电压将骤 升，导致直流母线电压保护动作，逆变型分布式电源退出运行。
[0010] 2)故障发生时，逆变型分布式电源将输出负序电流，其中负序无功电流可以降低 输出电压的不对称度，而负序有功电流的输出会增加输出电压的不对称度。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法，解决了现有技 术中存在的逆变型分布式电源限流输出时电压不对称度增加的问题。
[0012] 本发明所采用的技术方案是，一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法，具体 按照以下步骤实施：
[0013] 步骤1、对逆变型分布式电源输出电流进行分析；
[0014] 步骤2、经步骤1分析后得出逆变型分布式电源输出电压幅值的表达式；
[0015]步骤3、实施限流。
[0016]本发明的特点还在于，
[0017] 步骤1具体按照以下步骤实施：
[0018] 步骤(1.1)、当三相电流对称时，将三相电流转换为旋转坐标系下的电流：
[0020] 通常，低压分布式电源均采用三相三线制系统与电网相连，因此不存在零序电流 分量；
[0021] 步骤(1.2)、当三相电流不对称时，将正负序电流分别转换到旋转坐标系下：
[0024] 将逆变型分布式电源输出电压矢量定向与d轴，则横轴电流id和纵轴电流iq分别对 应于有功电流和无功电流分量，因此i/、id 2为正负序有功电流分量，iqW为正负序无功电 流分量；
[0025] 步骤(1.3)、由步骤（1.1)和步骤(1.2)分析得出：增加有功电流分量和无功电流分 量均能分别增加逆变型分布式电源输出的有功功率和无功功率。
[0026]步骤2具体按照以下步骤实施：
[0027]步骤(2.1)、逆变型分布式电源输出电流对其输出的电压亦有影响:利用余弦定理 得到逆变型分布式电源输出电压幅值的表达式如下：
[0030] 式中，VDGl、VDG2为逆变型分布式电源输出的正负序电压幅值，Id1 为正负序有功无功电流的有效值，R、X分别为逆变型分布式电源到系统或者负荷侧的等值 阻抗；
[0031 ] 步骤(2.2)、由步骤(2.1)的(4)、（5)式可知:增加正序有功电流和无功电流均能增 大逆变型分布式电源输出的正序电压有效值，增加负序无功或者减小负序有功可以减小逆 变型分布式电源输出的负序电压有效值，降低电压的不对称度。
[0032]步骤3具体按照以下步骤实施：
[0033]步骤(3.1 )、在不对称故障时，将旋转坐标系下的电流Id1、Id2、Iq 1、Iq2转换故障相电 流，并对相电流进行限幅得到相电流幅值I胃；
[0034] 步骤(3.2)、为了降低电压的不对称度，负序电压幅值应尽量小，由（5)式可得，应 增加负序无功电流或者减小负序有功电流，因此令负序有功电流幅值Id 2 = O;
[0035] 步骤(3.3)、在保证电流不超过限制的条件下，尽可能的满足逆变型分布式电源有 功功率的输出，因此，对正序有功电流幅值I d1进行限值约束，即在限值一下的按照最大值给 定，超过限值得，以最大限值Imax给定；
[0036] 步骤(3.4)、满足以上步骤要求的剩余电流来满足无功支持，提高逆变式分布式电 源的输出电压
[0037] 步骤(3.5 )、对由步骤(3.4)得到的Iq与步骤1中得到的Iq1取最小值得到最终的I q1 的取值，防止在计算过程中由误差等造成ld2<0;
[0038] 步骤(3.6)、步骤(3.4)得到的Iq与步骤(3.5)得到的Iq1做差得到最终的负序无功 电流I q2;
[0039] 通过以上步骤，完成对分布式电源电流内环控制的限流操作，得到了 Ι/、〗/、^1、 Iq2的给定值，这样在保证电流不超过限值的条件下满足逆变型分布式电源有功功率的输出 要求，并最大可能的提高了逆变型分布式电源的输出电压同时降低了其不对称度。
[0040] 本发明的有益效果是，一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法，通过对传统 的逆变型分布式电源的限流环节进行改进达到限流的目的，采取的措施包括以下几点：限 流环节尽可能保证交流侧输出有功功率等于直流侧输出的功率，避免直流侧电压保护动作 逆变电源退出运行，为减小输出电压的不对称度，减小负序有功电流的输出，输出有功电流 未达到电流限值的前提下，输出正序无功电流以增加逆变型分布式电源输出的电压幅值， 保证正序有功和无功电流输出的前提下，若电流仍未到限值，可输出负序无功电流以减小 输出电压的不对称度。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法中逆变型分布式电源输 出端正序电压矢量图；
[0042] 图2是本发明一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法中逆变型分布式电源输 出端负序电压矢量图；
[0043] 图3是本发明一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法中设计的限流器框图；
[0044] 图4是常见的软件限流方法中的电流限制方法I;
[0045] 图5是常见的软件限流方法中的电流限制方法Π ;
[0046] 图6是不限流、使用限流方法I、限流方法Π 和本发明限流方法下的逆变型分布式 电源输出电压向量图；
[0047]图7是将逆变型分布式电源等效为正序电流源时的正序电路图；
[0048] 图8是将逆变型分布式电源等效为负序电流源时的负序电路图；
[0049] 图9是不对称故障发生时的正负序等效电路图。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0051] 本发明一种逆变型分布式电源的输出限流控制方法，达到限流目的的同时，尽可 能保证了有功功率的输出并降低了电压的不对称度，具体按照以下步骤实施：
[0052]步骤1、对逆变型分布式电源输出电流进行分析，具体按照以下步骤实施：
[0053]步骤(1.1)、当三相电流对称时，将三相电流转换为旋转坐标系下的电流：
[0055]通常，低压分布式电源均采用三相三线制系统与电网相连，因此不存在零序电流 分量；
[0056]步骤(1.2)、当三相电流不对称时，将正负序电流分别转换到旋转坐标系下：
[0059] 将逆变型分布式电源输出电压矢量定向与d轴，则横轴电流id和纵轴电流iq分别对 应于有功电流和无功电流分量，因此i/、id 2为正负序有功电流分量，iqW为正负序无功电 流分量；
[0060] 步骤(1.3)、由步骤（1.1)和步骤(1.2)分析得出：增加有功电流分量和无功电流分 量均能分别增加逆变型分布式电源输出的有功功率和无功功率；
[0061] 步骤2、经步骤1分析后得出逆变型分布式电源输出电压幅值的表达式，具体按照 以下步骤实施：
[0062 ]步骤(2.1 )、逆变型分布式电源输出电流对其输出的电压亦有影响:逆变型分布式 电源输出端电压矢量图如图1、图2所示，根据图1所示的电压矢量图，利用余弦定理得到逆 变型分布式电源输出电压幅值的表达式如下：
[0065] 式中，VDGl、VDG2为逆变型分布式电源输出的正负序电压幅值，Idl、It^Iq 1Uq2分 别为正负序有功无功电流的有效值，R、X分别为逆变型分布式电源到系统或者负荷侧的等 值阻抗；
[0066] 步骤(2.2)、由步骤(2.1)的(4)、（5)式可知:增加正序有功电流和无功电流均能增 大逆变型分布式电源输出的正序电压有效值，增加负序无功或者减小负序有功可以减小逆 变型分布式电源输出的负序电压有效值，降低电压的不对称度；
[0067] 本方法对传统的逆变型分布式电源的限流环节进行改进，考虑以下几个方面：
[0068] 1)限流环节应尽可能保证交流侧输出有功功率等于直流侧输出的功率，避免直流 侧电压保护动作逆变电源退出运行；
[0069] 2)为减小输出电压的不对称度，应减小负序有功电流的输出；
[0070] 3)输出有功电流未达到电流限值的前提下，输出正序无功电流以增加逆变型分布 式电源输出的电压幅值；
[0071] 4)保证正序有功和无功电流输出的前提下，若电流仍未到限值，可输出负序无功 电流以减小输出电压的不对称度；
[0072] 根据以上分析，设计的限流器框图如图3所示：
[0073] 因此，步骤3、实施限流，具体按照以下步骤实施：
[0074] 步骤(3.1 )、在不对称故障时，将旋转坐标系下的电流Id1、Id2、Iq 1、Iq2转换故障相电 流，并对相电流进行限幅得到相电流幅值I胃；
[0075] 步骤(3.2)、为了降低电压的不对称度，负序电压幅值应尽量小，由（5)式可得，应 增加负序无功电流或者减小负序有功电流，因此令负序有功电流幅值Id 2 = O;
[0076] 步骤(3.3)、在保证电流不超过限制的条件下，尽可能的满足逆变型分布式电源有 功功率的输出，因此，对正序有功电流幅值I d1进行限值约束，即在限值一下的按照最大值给 定，超过限值得，以最大限值Ima