一種基于分頻虛擬復(fù)阻抗的微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于分頻虛擬復(fù)阻抗的微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制方法，屬于分布 式發(fā)電及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了解決分布式電源接入電網(wǎng)的技術(shù)難題，電力系統(tǒng)相關(guān)學(xué)者們提出了微電網(wǎng)的 概念。微電網(wǎng)是由分布式微源、能量轉(zhuǎn)換裝置及本地負(fù)荷通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)自我 控制、保護(hù)和管理的局部發(fā)電系統(tǒng)。在微電網(wǎng)中，大多數(shù)分布式微源均通過逆變器接口接入 交流母線，從而形成了一種多逆變器并聯(lián)運行環(huán)境。
[0003] 低電壓微電網(wǎng)在孤島運行時的關(guān)鍵難點問題是線路電阻遠(yuǎn)大于線路感抗，而具體 應(yīng)用何種下垂控制方法，取決于逆變器輸出阻抗與線路阻抗之和，即逆變器的等效輸出阻 抗的特性。另外，如果低電壓微電網(wǎng)帶非線性負(fù)載時，電路中會產(chǎn)生諧波電流，如何減小甚 至消除非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流對低電壓微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)運行產(chǎn)生的影響，成為研 宄熱點和難點。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中與本發(fā)明申請相關(guān)的內(nèi)容主要有以下幾篇文獻(xiàn)：
[0005]文獻(xiàn)一為張慶海、羅安、陳燕東、彭楚武、彭自強(qiáng)于2012年5月4日投稿、2014年6 月發(fā)表在《電工技術(shù)學(xué)報》第29卷第6期上的《并聯(lián)逆變器輸出阻抗分析及電壓控制策略》 一文。該文在分析低電壓微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制策略時，提出了一種基于虛擬復(fù)阻抗的 電壓控制策略，引入的虛擬復(fù)阻抗中同時包含有虛擬電阻和虛擬感抗：虛擬電阻使得逆變 器輸出阻抗中電阻分量增大；虛擬感抗呈負(fù)值、降低逆變器輸出阻抗中的電感分量。最終使 逆變器等效輸出阻抗呈現(xiàn)純電阻性特性，并在低電壓微電網(wǎng)帶純電阻性負(fù)載實驗中取得較 好的實驗效果。然而，如果將實驗中純電阻性負(fù)載換成非線性負(fù)載，則會有諧波產(chǎn)生，該文 提出的控制方法就會局限性。
[0006] 文獻(xiàn)二為彭自強(qiáng)、羅安、陳燕東等人于2013年5月17日投稿，2013年11月發(fā)表在 《電網(wǎng)技術(shù)》第37卷第11期上的《基于分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略》一文。該 文針對低電壓微電網(wǎng)帶非線性負(fù)載的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，提出了一種分頻虛擬電阻的多逆 變器并聯(lián)控制策略。該文通過對基波電流引入較大的虛擬電阻，實現(xiàn)逆變器輸出阻抗呈現(xiàn) 電阻性的特性，然而與文獻(xiàn)一中提出的虛擬復(fù)阻抗相比，不能夠?qū)δ孀兤鬏敵鲎杩怪械母?性分量改變；另外，該文對其余各高次諧波電流的處理方法與基波電流相同，這樣會使得諧 波頻段對應(yīng)的逆變器輸出阻抗仍然呈現(xiàn)電阻性，參考電壓和參考電流量中諧波電流的影響 仍然存在。
[0007] 對比文件三為湖南大學(xué)于2012年9月28日申請、2014年7月9日授權(quán)的中國專 利CN102842921B，該專利公開了一種魯棒功率下垂控制的微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)電壓控制方 法。針對微電網(wǎng)中的每臺逆變器，采用魯棒功率下垂控制器計算并合成逆變器輸出參考電 壓；通過引入含電阻分量和感抗分量的虛擬復(fù)阻抗，采用基于虛擬阻抗和準(zhǔn)諧振PR控制的 多環(huán)電壓控制方法，使得逆變器輸出阻抗在工頻條件下呈純阻性，從而實現(xiàn)微電網(wǎng)多逆變 器并聯(lián)運行和功率均分，并增強(qiáng)了微電網(wǎng)并聯(lián)系統(tǒng)對數(shù)值計算誤差、參數(shù)漂移、噪聲干擾等 的魯棒性。然而，該專利所涉及方法對線性負(fù)載條件下的多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)實施效果 明顯，是否適用于帶非線性負(fù)載的低電壓微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)，未做分析研宄。
[0008] 對比文件四為湖南大學(xué)于2013年5月10日申請、2014年1月22日授權(quán)的中國專 利CN103227581B，該專利公開了一種諧波下垂控制的逆變器并聯(lián)諧波環(huán)流抑制方法，包括 諧波下垂控制、功率下垂控制及電壓控制。諧波下垂控制通過快速傅里葉FFT變換分頻檢 測特征次諧波功率，根據(jù)諧波下垂特性，計算出逆變器輸出的特征次諧波參考電壓；功率下 垂控制計算出基波參考電壓；兩者合成作為逆變器輸出參考電壓，從而有效地降低逆變器 輸出電壓畸變，抑制逆變器間諧波環(huán)流，實現(xiàn)功率精確分配。該專利所涉及方法對基波分量 采用功率下垂控制的同時，對于各高次諧波也分別采用諧波下垂控制；計算出基波參考電 壓的同時，也需要計算出各次諧波參考電壓，最終再對這些量進(jìn)行疊加。這樣，實施程序的 計算量較大，而計算程序的復(fù)雜勢必影響系統(tǒng)快速、實時響應(yīng)。
[0009] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中并未較好地解決低電壓微電網(wǎng)中諧波電流對逆變器并聯(lián)控 制的影響這一技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于分頻虛擬復(fù)阻抗的微電網(wǎng)多逆變器并 聯(lián)控制方法。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0012] -種基于分頻虛擬復(fù)阻抗的微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制方法，各分布式發(fā)電單元主 電路包括微源、H橋逆變電路、LC濾波電路，所述的微源、H橋逆變電路、LC濾波電路順次連 接，最后通過連接線路經(jīng)開關(guān)接至交流母線，交流母線上接有非線性負(fù)載；下垂控制部分采 用阻性等效輸出阻抗的魯棒下垂控制策略；通過帶通濾波器對線路電流分頻，提取各次電 流，對基波電流和各次高頻電流分別乘以不同的虛擬復(fù)阻抗；
[0013] 該方法的具體步驟為：
[0014] 1)在每個采樣周期的起始點，處理器將微源輸出電壓Ud。、濾波電容電壓u。、濾波 電感電流k、線路電流i。分別進(jìn)行采樣與處理；
[0015] 2)根據(jù)兩拍數(shù)值功率計算方法，由濾波電容電壓u。、濾波電感電流十算出有功 功率平均值P和無功功率平均值Q;
[0016] 3)根據(jù)阻性等效輸出阻抗的魯棒下垂控制原理，利用離散傅里葉變換DFT計算出 濾波電容電壓u。在一個周期的有效值U。，空載電壓幅值參考值E#減去U。，得到的差值乘以 系數(shù)K，再減去有功功率平均值P與下垂控制系數(shù)n的乘積，其差經(jīng)過積分運算，得到參考電 壓幅值E;無功功率平均值Q與下垂控制系數(shù)m的積，加上空載角頻率參考值其和即為 參考電壓角頻率《 ;
[0017]4)PLL鎖相環(huán)對濾波電容電壓u。鎖相，得到初始相位角巾；根據(jù)參考電壓幅值E、 參考電壓角頻率《和初始相位角巾，合成引入分頻虛擬復(fù)阻抗之前的參考電壓
[0018] 5)線路電流i。經(jīng)帶通濾波器分別提取得到基波電流i<^3次諧波電流1。3以及h 次諧波電流
[0019] 6)基波電流次諧波電流1。3以及h次諧波電流iA分別乘以對應(yīng)的虛擬復(fù)阻 抗札-sLi、sL3以及sLh之后，其和作為減數(shù)，uU乍為被減數(shù)，進(jìn)行減法運算，運算結(jié)果的差 為電壓環(huán)參考電壓uMf;
[0020]