一种改进的V/F下垂控制方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种改进的V/F下垂控制方法及其应用，包括以下步骤：步骤1：低电压条件下考虑线路阻抗，计算逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q；步骤2：在孤岛运行时，交流母线电压E等于并网额定电压，可得到此时改进的下垂系数；步骤3、有功功率偏差和无功功率偏差通过步骤2所得下垂系数交叉耦合调节方式得到频率的参考量ωref和电压的参考量Uref，通过clark变换、park变换，能够在逆变器中用恒定的直流量控制变化的交流量，然后得到电流内环参考量Udref和Uqref。本发明专利技术能够适用在低电压工况下，对线路阻感性负载的适应能力更强，控制效果更优。果更优。果更优。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的V/F下垂控制方法及其应用


[0001]本专利技术涉及微电网系统智能化控制方法，尤其是涉及一种改进的V/F下垂控制方法及其应用。

技术介绍

[0002]恒功率控制在系统并网运行时，分布式电源通过逆变器输出的功率，不能随着系统电压和频率的变化而变化，而是要根据给定值输出。单独的V/F控制多适用于离网运行模式，且变频器使用开环控制，控制性能较低，在低频时需要转矩补偿。下垂控制只能在指定的范围内进行电压频率的控制，随着人们对电能需求的不断增加，传统的控制无法满足控制精度的要求。
[0003]在逆变器的控制中，使用恒功率控制能够实现有功功率与无功功率的解耦，实际应用中，系统负载发生变化的同时会给并网状态下的电压频率造成影响，会使并网过程转向离网过程，这时就需要V/F下垂控制来对离网状态下的频率和电压进行控制。由于大电网铺设线路一般较长，线路上的阻抗会被等效为电感，实际上相当于忽略线路上的阻抗，所以传统的V/F下垂控制无法满足低电压条件下的控制。
[0004]如图1所示，传统V/F下垂控制流程图：该控制方式在忽略线路阻抗的条件下，能实现有功无功对逆变器输出的电压频率调节，但由于忽略了线路阻抗，在低电压模式下，线路阻抗无法被忽略，线路阻抗比很大，该控制方式控制效果不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计了一种改进的V/F下垂控制方法及其应用，其解决的技术问题是传统V/F下垂控制流方式由于忽略了线路阻抗，在低电压模式下，线路阻抗无法被忽略，线路阻抗比很大，该控制方式控制效果不佳。<br/>[0006]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种改进的V/F下垂控制方法，包括以下步骤：步骤1：低电压条件下考虑线路阻抗，计算逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q；步骤2：在孤岛运行时，交流母线电压E等于并网额定电压，可得到此时改进的下垂系数；步骤3、有功功率偏差和无功功率偏差通过步骤2所得下垂系数耦合调节方式得到频率的参考量ωref和电压的参考量Uref，通过clark变换、park变换，能够在逆变器中用恒定的直流量控制变化的交流量，然后得到电流内环参考量Udref和Uqref。
[0007]优选地，步骤1中的逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q计算方程为：
其中，U—并网逆变器输出电压；E—交流母线电压；δ—功角；θ—锁相环锁定相角；Z—线路总阻抗。
[0008]优选地，步骤1中锁相环锁定相角θ=0
°
时，。
[0009]优选地，步骤2中改进的下垂系数的计算方程为：P
ref
—有功功率参考值；Q
ref
—无功功率参考值；P—输出有功功率；Q—输出无功功率；r=R\X —线路阻抗比；R—单位线路电阻；X—电抗；K
P
、K
Q
—下垂系数；ω和ω0是角速度，一个实际值，一个参考值，实际值由频率积分得到；U和U0一个实际值，一个参考值，实际值由频率积分得到。
[0010]优选地，步骤3中下垂系数交叉耦合调节方式包括：Uref不仅基于输出无功功率Q被下垂系数Kq的调节，还基于输出有功功率P被下垂系数Kp与线路阻抗比r乘积进行调节；步骤3中ωref不仅基于输出有功功率P被下垂系数Kp的调节，还基于输出无功功率Q被下垂系数Kq与线路阻抗比r乘积进行调节。
[0011]优选地，ωref通过傅里叶变换获得θref，θref与Uref通过clark变换、park变换得到电流内环参考量Udref和Uqref。
[0012]一种逆变器，其特征在于：其应用上述改进的V/F下垂控制方法。
[0013]该改进的V/F下垂控制方法及其应用具有以下有益效果：（1）本专利技术由于逆变器输出的有功功率和无功功率对电压频率调节有着耦合作用，所以可以对V/F下垂控制做出改进，即交叉耦合方法，加上能使负载为阻抗特性时调节超调量更小，能够适用在低电压工况下，对线路阻感性负载的适应能力更强，控制效果更优。
[0014]（2）本专利技术能够适用在低电压工况下，将PQ、V/F、下垂控制联合并优化，控制效果更好。
附图说明
[0015]图1：传统V/F下垂控制流程图；图2：本专利技术V/F下垂控制流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合图2，对本专利技术做进一步说明：如图2所示，一种改进的V/F下垂控制方法，包括以下步骤：步骤1：低电压条件下考虑线路阻抗，计算逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q；步骤1中的逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q计算方程为：其中，U—并网逆变器输出电压；E—交流母线电压；δ—功角；θ—锁相环锁定相角；Z—线路总阻抗。
[0017]步骤1中锁相环锁定相角θ=0
°
时，。
[0018]步骤2：在孤岛运行时，交流母线电压E等于并网额定电压，可得到此时改进的下垂系数；步骤2中改进的下垂系数的计算方程为：P
ref
—有功功率参考值；Q
ref
—无功功率参考值；P—输出有功功率；Q—输出无功功率；r=R\X —线路阻抗比；R—单位线路电阻；X—电抗；K
P
、K
Q
—下垂系数；ω和ω0是角速度，一个实际值，一个参考值，实际值由频率积分得到；U和U0一个实际值，一个参考值，实际值由频率积分得到。
[0019]步骤3、有功功率偏差和无功功率偏差通过步骤2所得下垂系数交叉耦合调节方式得到频率的参考量ωref和电压的参考量Uref，通过clark变换、park变换，能够在逆变器中用恒定的直流量控制变化的交流量，然后得到电流内环参考量Udref和Uqref。
[0020]步骤3中下垂系数交叉耦合调节方式包括：Uref不仅基于输出无功功率Q被下垂系数Kq的调节，还基于输出有功功率P被下垂系数Kp与线路阻抗比r乘积进行调节；步骤3中ωref不仅基于输出有功功率P被下垂系数Kp的调节，还基于输出无功功率Q被下垂系数Kq与线路阻抗比r乘积进行调节。
[0021]ωref通过傅里叶变换获得θref，θref与Uref通过clark变换、park变换得到电流内环参考量Udref和Uqref。
[0022]本专利技术在低电压条件下对系统电压频率调节更加优化，保护系统能够在离网条件下正常稳定运行，安全性得到提升。
[0023]上面结合附图对本专利技术进行了示例性的描述，显然本专利技术的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本专利技术的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本专利技术的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进的V/F下垂控制方法，包括以下步骤：步骤1：低电压条件下考虑线路阻抗，计算逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q；步骤2：在孤岛运行时，交流母线电压E等于并网额定电压，可得到此时改进的下垂系数；步骤3、有功功率偏差和无功功率偏差通过步骤2所得下垂系数交叉耦合调节方式得到频率的参考量ωref和电压的参考量Uref，通过clark变换、park变换，能够在逆变器中用恒定的直流量控制变化的交流量，然后得到电流内环参考量Udref和Uqref。2.根据权利要求1所述的改进的V/F下垂控制方法，其特征在于：步骤1中的逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q计算方程为：其中，U—并网逆变器输出电压；E—交流母线电压；δ—功角；θ—锁相环锁定相角；Z—线路总阻抗。3.根据权利要求2所述的改进的V/F下垂控制方法，其特征在于：步骤1中锁相环锁定相角θ=0
°
时，。4.根据权利要求2所述的改进的V/F下垂控制方法，其特征在于：步骤2中改进的下垂系数的计算方程为：P
ref
—有功功率参考值；Q
ref

【专利技术属性】
技术研发人员：王一鸣，吴佳骜，许颇，
申请(专利权)人：锦浪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：