本发明专利技术公开了基于虚拟电容的微网逆变器并联功率均分控制方法，本方法首先采用功率外环控制算法的功率外环得到电压幅值和相角值，然后加入虚拟电容算法，得到输出电压幅值和相角指令，并进行输出电压电容电流双闭环控制。虚拟电容算法通过控制算法模拟逆变器输出端并联电容特性，对逆变器输出电压和无功功率进行调节，虚拟电容值根据各逆变器输出无功功率大小及电容下垂公式计算得出。本发明专利技术无需逆变器间互联通信和联线阻抗检测，可自适应补偿线路阻抗压降，提高各逆变器无功功率均分能力和输出电压精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微网逆变器并联孤岛运行时的功率均分控制领域，具体涉及一种基于 虚拟电容算法的微网逆变器功率均分控制方法。
技术介绍
随着环境、能源问题日趋严重以及光伏、风电等分布式发电技术的发展和广泛应 用，微网系统成为研究的热点。为提高系统可靠性和冗余度，降低对通讯的依赖，多采用下 垂控制或虚拟同步电机控制的电压源型逆变器组网，实现有效的负载功率分配。 由于逆变器电路结构中存在滤波电感、隔离变压器等感性元件，其输出阻抗和线 路阻抗主要呈感性，因此，系统稳态情况下各逆变器输出有功功率的比值与有功下垂系数 有关，各逆变器输出无功功率的比值与无功下垂系数和线路阻抗均有关。稳态下微网各处 角频率相同，负载有功功率能够实现均分，即PcilAV……/pon=pratel/p rate2/……/Praten，其 中匕为逆变器#i输出有功功率，P ratelS逆变器#i额定有功功率；而由于各分布式电源地 理位置具有随机性，且并联线路阻抗难以与额定容量匹配，因此常规下垂控制和虚拟同步 电机控制无法实现无功负载均分，即QcilAici2/....../Qon^ Q ratel/Qrate2/....../Qratol，其中Qcil为 逆变器#i输出无功功率，Qratel为逆变器#i额定无功功率。微网系统中各逆变器无法均分 无功负载可导致一些分布式电源过载，甚至影响系统的稳定运行。因此，实现各微网逆变器 按照其额定容量均分负载功率十分必要。 目前，对于微网逆变器并联运行的功率均分问题，已有多篇学术论文进行分析并 提出解决方案，例如： 1、题为"Robust droop controller for accurate proportional load sharing among inverters operated in parallel'，，Zhong Q C，et al，〈〈IEEE Transactions on Industrial Electronics》，2013, 60 (4) :1281-1290( "可实现并联逆变器精确负载功率均 分的鲁棒下垂控制器"，《IEEE学报--工业电子期刊》，2013年第60卷第4期1390-1402 页）文章采样公共负载电压的有效值并在传统下垂控制算法中加入电压幅值积分环节，此 方法使并联逆变器功率的均分不受联线阻抗的影响，且消除了线路压降和下垂控制导致的 负载压降偏离额定值的问题，但此方法存在以下不足： 1)各逆变器需额外增加负载电压检测设备和检测通道，从而增加了成本，不利于 工程实现； 2)负载电压的检测误差可导致功率的均分误差，若要减小均分误差，需增大下垂 系数，而下垂系数的增大会影响系统的稳定性。 2、题为"An enhanced microgrid load demand sharing strategy"，He J，Li Y ff. , ((IEEE Transactions on Power Electronics)), 2012, 27 (9) : 3984-3995 ( u一种提高的 微网负载均分策略"，《IEEE学报--电力电子期刊》，2012年第27卷第9期3984-3995页） 文章中在传统有功下垂控制方程中加入无功功率的补偿项，在传统无功下垂控制方程中加 入有功功率偏差的补偿项，从而使各逆变器达到新的稳定状态并实现精确的功率均分。但 此方法存在以下不足： 1)补偿项的信号是定时发送的，无法实现实时功率补偿； 2)需信号控制各逆变器同时加入补偿项，且在加入补偿并达到新的稳态过程中系 统负载不能变化；新的稳定状态的系统电压频率和幅值偏差增大。 3、题为 "An accurate power control strategy for power-electronics-interfaced distributed generation units operating in a low-voltage multibus microgrid''，Li Y Wj Kao C N.，《IEEE Transactions on Power Electronics》，2009, 24(12) :2977-2988( "低压微电网中电力电子接口发电单元的精确功 率控制策略"，《IEEE学报--电力电力电子期刊》，2009年第24卷第12期2977-2988页） 文章中首先将逆变器并联大电网检测其联线阻抗，然后根据联线阻抗值修改下垂曲线，从 而实现精确的功率均分，但此方案的不足为：微网逆变器联线阻抗的检测需并联大电网，并 按照一定步骤进行，微网结构可能随着逆变器及负载的位置随机变化，而联线阻抗值无法 跟随微网结构的变化重新检测，从而限制了微网结构变化时此方法的适用性。
技术实现思路
本专利技术目的是针对微网逆变器孤岛并联运行时各逆变器无法按其额定容量均分 负载功率的问题，提供一种基于虚拟电容的微网逆变器并联均分控制方法，无需逆变器间 互联通信和联线阻抗检测，可自适应补偿线路阻抗压降，提高各逆变器无功功率均分能力 和输出电压精度。 为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术提供了一种基于虚拟电容 的微网逆变器并联功率均分控制方法，包括微网逆变器输出相电压的采集，其特征在于主 要步骤如下： 1、一种，包括微网逆变器输出 相电压的采集，其特征在于主要步骤如下： 步骤1、设微网逆变器台数为n，且η彡2, #i表示逆变器编号，且i e ; 步骤2、采样微网逆变器#i输出相电压Ucial, Ucibl，桥臂电感电流IUl，Ι?Μ，并经单同 步旋转坐标变换得到输出电压dq轴分量Ucidl, Uciql和电感电流dq轴的分量I Wl，Iui，其中d 轴为有功轴，q轴为无功轴； 步骤3、将步骤2中得到的微网逆变器#i输出相电压Ucial, Ucibl进行微分计算得出 电容电流1。31，Lbl，并经单同步旋转坐标变换得到d轴电容电流分量1&和q轴电容电流分 量 Icql; 步骤4、根据步骤2中得到的输出电压dq轴分量Ucidi, Uciqi和电感电流dq轴的分量 Ιωι，计算逆变器输出瞬时有功功率和无功功率，并经一阶低通滤波器进行滤波，得到平 均有功功率PcJP平均无功功率Q。1; 步骤5、根据步骤4中得到的平均有功功率Pcil和平均无功功率Q Μ，经过功率外环 控制算法得到d轴电压指令Edrafl和相角指令Θ rafi; 步骤6、令q轴电压指令Eqrafl= 0,且根据步骤5中d轴电压指令Edrafl，经过虚拟 电容算法得到输出电压闭环d轴指令Edrafi w和输出电压闭环q轴指令E qrafl__; 步骤7、将步骤6中得到的输出电压闭环d轴指令Edrafi w与步骤2中得到的输出 电压d轴分量Ucidl,经过d轴电压闭环控制方程，得到d轴电容电流指令Urfl;将步骤6中 得到的输出电压闭环q轴指令Eqrafi w与步骤2中得到的输出电压q轴分量U _，经过q轴 电压闭环控制方程，得到q轴电容电流指令 步骤8、将步骤7中得到的d轴电容电流指令I^fl与步骤3中得到的d轴电容电 流分量U，经过d轴电流闭环控制方程，得到d轴输出信号Uldl;将步骤7中得到的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于虚拟电容的微网逆变器并联功率均分控制方法，包括微网逆变器输出相电压的采集，其特征在于主要步骤如下：步骤1、设微网逆变器台数为n，且n≥2，#i表示逆变器编号，且i∈[2,n]；步骤2、采样微网逆变器#i输出相电压Uoai,Uobi，桥臂电感电流ILai,ILbi，并经单同步旋转坐标变换得到输出电压dq轴分量Uodi,Uoqi和电感电流dq轴的分量ILdi,ILqi，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴；步骤3、将步骤2中得到的微网逆变器#i输出相电压Uoai,Uobi进行微分计算得出电容电流Icai,Icbi，并经单同步旋转坐标变换得到d轴电容电流分量Icdi和q轴电容电流分量Icqi；步骤4、根据步骤2中得到的输出电压dq轴分量Uodi,Uoqi和电感电流dq轴的分量ILdi,ILqi计算逆变器输出瞬时有功功率和无功功率，并经一阶低通滤波器进行滤波，得到平均有功功率Poi和平均无功功率Qoi；步骤5、根据步骤4中得到的平均有功功率Poi和平均无功功率Qoi，经过功率外环控制算法得到d轴电压指令Edrefi和相角指令θrefi；步骤6、令q轴电压指令Eqrefi＝0，且根据步骤5中d轴电压指令Edrefi，经过虚拟电容算法得到输出电压闭环d轴指令Edrefi_vir和输出电压闭环q轴指令Eqrefi_vir；步骤7、将步骤6中得到的输出电压闭环d轴指令Edrefi_vir与步骤2中得到的输出电压d轴分量Uodi，经过d轴电压闭环控制方程，得到d轴电容电流指令Icdrefi；将步骤6中得到的输出电压闭环q轴指令Eqrefi_vir与步骤2中得到的输出电压q轴分量Uoqi，经过q轴电压闭环控制方程，得到q轴电容电流指令Icqrefi；步骤8、将步骤7中得到的d轴电容电流指令Icdrefi与步骤3中得到的d轴电容电流分量Icdi，经过d轴电流闭环控制方程，得到d轴输出信号Uidi；将步骤7中得到的q轴电容电流指令Icqrefi与步骤3中得到的q轴电容电流分量Icqi，经过q轴电流闭环控制方程，得到q轴输出信号Uiqi；步骤9、将步骤6中得到的输出电压d轴指令Edrefi_vir和输出电压q轴指令Eqrefi_vir作为电压指令前馈，分别加上步骤8中得到的d轴输出信号Uidi和q轴输出信号Uiqi，得到dq坐标系下的调制波Umdi和Umqi；步骤10、将步骤9中dq坐标系下的调制波Umdi和Umqi经单同步旋转坐标反变换得到逆变器桥臂电压的三相调制波Umai,Umbi,Umci，经调制后作为IGBT电路的驱动信号。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，徐海珍，刘芳，石容亮，毛福斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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