一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，包括如下步骤：步骤1：建立多逆变器并联下垂控制方程；步骤2：分析多逆变器并联有功均分的条件；步骤3：构建基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制模型。本发明专利技术的技术方案克服现有技术中多逆变器并联时因线路阻抗不同引起的有功功率不均分以及产生并联环流的问题。环流的问题。环流的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子逆变器控制的
，具体涉及一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源发电技术的不断发展，多逆变器并联技术得到了广泛研究。多逆变器并联系统因其具有结构灵活、即插即用、容量可扩展等特点，成为了新能源发电领域的研究热点之一。但是，多逆变器并联系统由于不同逆变器地理位置上的不确定性导致线路阻抗不同且难以控制，存在有功功率不均分和稳定性较差等问题。
[0003]针对上述问题，有的学者提出了引入虚拟电感的逆变器并联控制策略，该方案能够降低功率不均分程度并抑制并联环流，但引入过小的虚拟电感时，功率均分效果不足，引入过大虚拟电感则会引起逆变器输出电压质量降低和的稳定性下降，当虚拟电感接入低压线路时，因为线路阻抗中阻性成分较大，虚拟电感对功率均分问题的改善程度有限，并且会使输出电压降越线。还有的学者提出了由中央控制器采集功率信息的多逆变器并联控制策略，该方案能够实现功率均分和消除并联环流，但是该方案对中央控制器和通信网络的要求较高，依赖多逆变器之间输出功率的实时传输，使多逆变器并联系统失去了即插即用、结构灵活等功能，并且降低了系统的可靠性。因此，现需要一种有功功率均分、消除并联环流，提高多逆变器并联时系统稳定性的多逆变器并联控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，以解决现有技术中多逆变器并联时因线路阻抗不同引起的有功功率不均分以及产生并联环流的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：建立多逆变器并联下垂控制方程；
[0007]步骤2：分析多逆变器并联有功均分的条件；
[0008]步骤3：构建基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制模型。
[0009]进一步地，根据多逆变器并联时的输出有功功率与输出电压和公共连接点电压的关系建立多逆变器并联模型，建立线路阻抗呈阻性特性下的多逆变器逆并联下垂控制方程为：
[0010][0011]其中，P、Q分别为逆变器输出的有功功率和无功功率，U、U
*
分别为逆变器输出电压幅值和电压给定值；f、f
*
分别为逆变器运行时输出电压的频率和频率给定值；m和n分别为有功
‑
电压下垂系数和无功
‑
频率下垂系数。
[0012]进一步地，根据多逆变器并联模型，建立两逆变器下垂控制并联时的输出有功功率的均分误差关系式为：
[0013][0014]其中，U
i
、U
j
别为第i个和第j个逆变器的输出电压，R
Li
、R
Lj
分别为第i个和第j个逆变器到公共连接点的等效电阻，P
i
、P
j
分别为第i个和第j个逆变器的额定功率，m
i
、m
j
分别为第i个逆变器和第j个逆变器的有功
‑
电压下垂系数。
[0015]进一步地，当输出有功功率均分误差
△
P的分子部分等于零时，能实现多逆变器并联有功功率的均分，即：
[0016][0017]分析得到多逆变器并联有功均分的条件为：多逆变器并联时的各逆变器等效线路阻抗之比和各逆变器的有功
‑
电压下垂系数与输出电压的乘积之比相等。
[0018]进一步地，步骤3包括以下具体步骤：
[0019]步骤31：引入虚拟阻抗，改变各并联线路的等效阻抗，当各逆变器的等效线路阻抗之比和各逆变器的有功
‑
电压下垂系数与输出电压的乘积之比相等时，可实现有功功率按照额定功率均分；
[0020]步骤32：建立自适应虚拟阻抗模型为：
[0021]Z
V
＝R
v
+jX
v
[0022]其中，R
V
、X
V
分别为虚拟电阻、虚拟电感，虚拟电感取给定负值，虚拟电阻为自适应虚拟电阻，由两部分构成，一部分为给定正值，一部分为可变正值。
[0023]步骤33：搭建多逆变器并联仿真模型，验证引入虚拟阻抗的改进下垂控制方法能否实现多逆变器并联时输出有功功率按额定容量均分。
[0024]进一步地，自适应虚拟阻抗模型中的虚拟电阻表达式为：
[0025][0026]其中，R
vi
为第i个并联逆变器的虚拟电阻，R
set
为给定正值虚拟电阻，w
S1,i
为第1个并联逆变器与第i个并联逆变器的额定容量之比，k
v
为虚拟电阻系数，i
odi
为第i个并联逆变器输出电流的d轴分量。
[0027]进一步地，并联逆变器中额定容量最小的为1号逆变器，其固定虚拟电阻R
set
取值为0.1～0.4Ω，虚拟电阻系数k
v
取值范围为0.2～0.6。
[0028]本专利技术具有如下优点：
[0029]1、自适应虚拟阻抗模型中的输出电流信息量均来源于本地逆变器，无需各逆变器之间的通信，因此实现了并联逆变器有功功率按照额定功率均分，同时提高了系统的灵活性和可靠性。
[0030]2、通过本专利技术的基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法能够实现全局无
通信的多逆变器并联输出功率按额定容量均分，抑制了多逆变器并联的环流，保证多逆变器并联系统稳定性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0032]图1示出了根据本专利技术的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法的控制结构示意图；
[0033]图2为示出了根据本专利技术的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法的下垂控制器控制结构图；
[0034]图3为示出了根据本专利技术的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法的下垂控制电路模型；
[0035]图4为示出了根据本专利技术的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法的自适应虚拟阻抗控制结构图；
[0036]图5为逆变器额定功率相同时未引入自适应虚拟阻抗时的多逆变器并联输出有功功率波形图；
[0037]图6为逆变器额定功率相同时未引入自适应虚拟阻抗时的多逆变器并联输出相电流波形图；
[0038]图7为逆变器额定功率相同时引入基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联有功均分控制策略后多逆变器输出有功功率波形图；
[0039]图8为逆变器额定功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立多逆变器并联下垂控制方程；步骤2：分析多逆变器并联有功均分的条件；步骤3：构建基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制模型。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，其特征在于，根据多逆变器并联时的输出有功功率与输出电压和公共连接点电压的关系建立多逆变器并联模型，建立线路阻抗呈阻性特性下的多逆变器逆并联下垂控制方程为：其中，P、Q分别为逆变器输出的有功功率和无功功率，U、U
*
分别为逆变器输出电压幅值和电压给定值；f、f
*
分别为逆变器运行时输出电压的频率和频率给定值；m和n分别为有功
‑
电压下垂系数和无功
‑
频率下垂系数。3.根据权利要求1所述的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，其特征在于，根据多逆变器并联模型，建立两逆变器下垂控制并联时的输出有功功率的均分误差关系式为：其中，U
i
、U
j
别为第i个和第j个逆变器的输出电压，R
Li
、R
Lj
分别为第i个和第j个逆变器到公共连接点的等效电阻，P
i
、P
j
分别为第i个和第j个逆变器的额定功率，m
i
、m
j
分别为第i个逆变器和第j个逆变器的有功
‑
电压下垂系数。4.根据权利要求3所述的一种基于自适应虚拟阻抗的多逆变器并联控制方法，其特征在于，当输出有功功率均分误差
△
P的分子部分等于零时，能实现多逆变器并联有功功率的均分，即：分析得到多逆变器并联有功均分的条件为：多逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，张凡，高春侠，韦崇文，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：