【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子电气设备及电气工程，尤其涉及一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法。
技术介绍
1、多台逆变器的并联控制技术总体上可分为有互联线和无互联线两大类。其中有互联线的逆变器并联控制技术，需要不同逆变模块之间有实体线的连接，具体包括以下方法：
2、(1)集中控制方法：
3、集中控制方法设置有一个集中控制器，集中控制器的作用有两方面，一是检测电力系统电压的相位或者自主产生相位信号，并将相位指令发送给下属的各逆变器模块，使各逆变器模块输出电压的相位一致；二是检测总的负载电流，经过计算之后将平均电流指令发送给下属的各逆变器模块，使各逆变器模块输出的电流相等。集中控制方法由于采用了集中控制器，而一旦它发生故障，整个逆变器并联系统将完全崩溃，因此可靠性不高，只应用于逆变器并联的初步发展阶段。
4、(2)主从控制方法：
5、为了防止并联控制器出现故障时全系统瘫痪，可以将并联控制器配置给任意一台参与并联的逆变器。每台逆变器有主机和从机两种模式可供选择，按照一定的原则在所有逆变器中选取一台主机，其余逆变器配置为从机模式。主机负责控制各逆变器的相位统一及均流。当主机出现故障时，其他任意一台从机可随时切换为主机模式，从而在一定程度上提高了系统可靠性。
6、(3)分散控制方法：
7、分散控制方法中每个逆变器各自独立工作，功能作用也相同。由于每个逆变器均配置了均流环节，当某一逆变器因故障退出时，并不影响其他逆变器的正常运行。分散控制方法不需要设置专门的集中控制
8、有互联线的逆变器并联技术在并联模块数较多时，会出现互联线长度过长、电磁干扰严重等一系列问题。逆变器模块间的互联线，不仅增加了系统成本，还带来了电磁干扰，互联线还可能断裂，从而降低了系统可靠性。而无互联线的逆变器并联控制技术多数是基于pq下垂法的原理，具体包括以下方法：
9、(1)电压幅值频率下垂法(基本pq下垂法)：
10、下垂法由同步发电机本身输出特性的下垂曲线演变而来，当多台同步发电机相互并联、连接同一负载时，每台同步发电机均可自发调节，依据其输出的有功功率p和无功功率q自动调节所输出的频率f和电压幅值u，从而实现使负载电流在并联各台同步发电机之间按照容量进行合理分配。
11、(2)功率微分pq下垂法：
12、非理想情况下，电压幅值和频率都需要无功功率q和有功功率p的共同调节，为了提高动态响应速度，可以考虑在控制系统中加入微分环节。
13、(3)虚拟阻抗调整法：
14、通过控制环节的传递函数配置出一个“虚拟阻抗”，比如感性或阻性，使逆变器的输出阻抗人为可控，之后再按照传统下垂法去控制已知输出阻抗的逆变器并联系统。
15、(4)pq解耦下垂法：
16、下垂法本身具有一定的局限性，并联逆变器是一个综合的耦合系统，包括有功通道的耦合和无功通道的耦合。因此若使有功通道与无功通道解耦，相互独立，即可避免下垂法之局限性，pq解耦下垂法被提了出来，它在传统下垂法基础上引入pq解耦部分，使得电压幅值只和无功功率相关，电压相位角只和有功功率p相关。
17、但所有的下垂法在两台逆变器模块并联工作时，两台逆变模块采用相同的下垂系数，当检测出逆变器1输出的有功功率小于逆变器2的有功功率时，下一功率计算时间内逆变器1的输出频率要大于逆变器2的输出频率，经过一段时间，两台逆变器相位差会缩小，如此循环，最终两台逆变器的相位一致。由此可见，现有下垂法调控方法在遇到逆变器逆并联输出电路中，其计算较为复杂，难以通过简单地控制电压外环或电流外环的设定值来实现各电压设定值在相位及时间差的均衡，即难以实现均流输出。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术公开了一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法。本方法在比例谐振(pr)方法的基础上，通过专利技术提出的李雅普诺夫函数，利用李雅普诺夫函数稳定性定理求解出电压设定应满足的微分方程，在保证系统全局稳定的基础上，得到了设定电压的解，从而避免了使用pq下垂法求解电压设定值，简化了程序设计，提高了计算效率。根据此电压设定值，求解出电流内环的设定值应满足的微分方程，该微分方程的初始值随时间衰减，从而避免了微分方程中初始值对并联逆变器并联均流控制的影响，同时电流设定值的稳定值仅与当前电压有关，从而实现了并联逆变器不需要互联线就可得到相等的电流设定值，实现了逆变器无互连线均流，通过选择合适的比例系数可实现输出电压无误差。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，包括以下步骤：
4、s1、电路设置：
5、单个逆变器的全桥逆变电路为：直流电源dc并联连接有第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂中点两侧分别设sau和sad，第二桥臂中点两侧分别设sbu和sbd，第一桥臂中点连接滤波电感l和滤波电容c一端，第二桥臂中点连接滤波电容c另一端，负载rl两端与滤波电容c并联，滤波电感l和滤波电容c构成负载rl的滤波模块；
6、多个逆变器并联输出使用时，多个逆变器的滤波电容c输出端并联到一个负载rl中输出电压；
7、s2、逆变器的数学模型分析：
8、逆变电路中滤波电容c的输出电压和滤波电感l的电流满足：
9、
10、式中u为电容上的输出电压，i为电感l上的电流，il为负载电流，设i*为流过电感的设定电流，ucon为逆变器输出电压，u*为输出电压设定值，令δil＝i-il，δu＝u-u*，uδ＝ucon-u，则式(1)变为：
11、
12、s3、李雅普诺夫函数设计及其导数运算：
13、利用李雅普诺夫稳定性原理，设计电压外环的李雅普诺夫函数：
14、
15、式(4)中ω0为输出电压角频率，ku1、ku2、ku3为各分量的比例系数，u'、u”为输出电压的一阶和二阶导数，δu'、δu”为电压误差δu的一阶和二阶导数；
16、则v1的导数为：
17、
18、假设δu为正弦波，即满足：
19、
20、并将式(2)代入式(4)，得：
21、
22、优选地，基于此函数，利用李雅普诺夫稳定性求解出电流设定值的满足条件，即前述方法还包括以下步骤：
23、s4、电流设定值的求解：
24、若令则得到含有电流设定值的变量应满足的微分方程，即：
25、
26、根据式(7)求出后，得电流设定值i*为流过电感的设定电流，il为负载电流，δu”为电压误差δu的二阶导数。
27、进一步地，为保证的初始值随时间变化逐渐衰减，同时要求两个初始值衰减速度相同，式(7)对应的传递函数的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，为保证的初始值随时间变化逐渐衰减，同时要求两个初始值衰减速度相同，式(7)对应的传递函数的极点应在左半平面内且实部相同，虚部不为0，此时应满足：
4.根据权利要求2所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，考虑到均流，令iL＝0，则式(6)变为：
5.根据权利要求4所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，为保证均流控制母线电压无误差，应满足：
7.根据权利要求5所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，当第一台逆变器启动时，由于母线电压为0，不能由式(13)得到设定电压值，此
8.根据权利要求7所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，所述电流内环的控制策略包括比例控制、滑模控制或比例谐振控制算法。
...【技术特征摘要】
1.一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，为保证的初始值随时间变化逐渐衰减，同时要求两个初始值衰减速度相同，式(7)对应的传递函数的极点应在左半平面内且实部相同，虚部不为0，此时应满足：
4.根据权利要求2所述的一种无互联线单相逆变器并联的无下垂均流控制方法，其特征在于，考虑到均流，令il＝0，则式(6)变为：
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国圣，仲崇勇，史旺旺，王斌，魏燮秋，
申请(专利权)人：江苏绿阳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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