[发明专利]基于下垂控制技术的并联逆变器解耦控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器无线并联控制领域，具体涉及应用于UPS并联供电系统、分布式发电和微网系统的基于下垂控制技术的并联逆变器解耦控制方法。

背景技术

下垂控制是一种主流的不需要通讯线的逆变器并联控制方法。在一个多台逆变器的并联系统中，根据KCL与KVL，对于任意的第n台逆变器，其输出功率可由式（1）表达。

从式（1）可以得到，无功功率与电压幅度差成正比，有功功率与电压相位差成正比。考虑到频率的改变可以动态地改变相位，因此在控制中，可以通过建立无功功率与幅度，有功功率与频率的关系，产生输出电压幅度及频率的参考值。相应的下垂控制表达式如式（2）所示。

Un*-Ur=-kqn(Qn-Qr)---(a)ωn*-ωr=-kpn(Pn-Pr)---(b)---(2)]]>

式（2）中：

——输出电压幅度的参考值；

U_r——输出电压幅度的的额定值；

——输出电压角频率的的参考值；

ω_r——输出电压角频率的的额定值；

P_n——输出有功功率；

P_r——额定输出有功；

Q_n——输出无功功率；

Q_r——额定输出无功；

但如果线路阻抗为阻感性时，逆变器输出的功率表达式为：

（3）

其中，Z_n是线路阻抗的模值，θ_n是线路阻抗的角度。U_n，U_L，依次表示逆变器实际输出电压的幅度，公共负载端电压幅值，逆变器输出电压与公共负载端电压的相位差。

可以看到有功既与电压的相位差有关，又与电压的幅度差相关。无功同样也是这样。所以系统如果仍然采用传统下垂控制，就会产生控制耦合。这种耦合延缓了系统的暂态响应过程，降低了系统的稳定性，甚至导致系统不稳定。

对于这类问题，现有的解决方案主要有两种。第一种是采用高虚拟输出阻抗。通过控制将逆变器的输出阻抗等效为高感性，使得线路上的阻性成分与之相比可以忽略不计。因此电路等效为逆变器通过高感性等效输出阻抗接入公共连接点，这样就解决了控制的耦合问题。

第二种是改进下垂控制策略，主要是基于虚拟功率变换。首先将原有的有功与无功按照配电线阻抗角的大小进行坐标变换，形成新的输入量，虚拟有功与无功。变换方式如式（4）所示。