[发明专利]一种电压源逆变器并联系统无功均分控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压源逆变器并联系统无功均分控制系统及方法，属于分布式发电与微电网技术领域。

技术背景

随着国民经济的快速发展，人们对电力的需求量越来越大，电网的规模以及远距离输送的电力容量均在不断增长。此时，集中式大电网成本高、运行难度大、可靠性低等缺陷将随着电网规模的扩大日渐凸显，越来越不能满足人们对电力供应的质量及用电安全性与可靠性的要求。近年来，由电网中单点故障引起的大规模停电事故频频发生，充分暴露出了大电网系统的脆弱性，供电可靠性问题已引起各国人员的高度重视。此外，集中式大电网发电系统不能跟踪电力负荷的变化，系统的灵活性相对较差。若为了短暂的峰荷建造发电厂，所需花费很大，经济效益很低。为了节省投资，提高发电系统的安全性与灵活性，分布式发电系统应运而生。

分布式发电又被称为分散式发电或分布式供电，指的是通过直接布置在配电网或者分布在负荷附近的发电设施经济、高效、可靠地发电。分布式发电系统中各个发电设备相互独立，极大地提高了其安全可靠性，弥补了大电网稳定性的不足。并且，分布式发电系统建造和安装成本较低，相对于大电网而言输配电损耗也较低。同时，分布式发电系统调峰性能好，操作简单，是大电网的有力补充和有效支撑。并且随着太阳能、风能、潮汐能等新能源的大力发展，分布式发电系统得到了极大的应用。因而，分布式发电系统将在现在及未来一段时间内在国民用电中都处于至关重要的位置。

随着分布式发电的快速发展，对容量、性能、可扩展性等要求越来越高。逆变电源作为分布式发电系统中的核心发电设备，其由集中供电向分布式并联供电发展成为必然趋势，同时逆变器并联技术是分布式发电系统实现高可靠性、高冗余性、高容量和高可扩展性的基础，也是分布式发电系统稳定运行的关键所在。

然而，当多台逆变器并联向负载供电时，若各台逆变器连接线路阻抗不一致，基于传统下垂控制策略下的分布式并联方案难以实现并联系统内的各台逆变器均分负载无功功率，严重时将会造成各台电压源逆变器显著不均流，整个并联系统无法正常工作，从而危害逆变器并联系统可靠性。因此，研究电压源逆变器并联无功功率均分控制技术对于实现大功率电源系统，提高其稳定性和可靠性具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电压源逆变器并联系统无功均分控制系统及方法，实现当各台逆变器并联连接线路阻抗不同时，多台逆变器并联系统能尽可能实现无功功率平均分配，确保逆变器并联系统安全可靠运行。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电压源逆变器并联系统无功均分控制系统，包括若干并联的三相逆变器主电路，每个三相逆变器主电路均配置1个逆变器三相电感电流采集模块用于采集逆变器的三相电感电流，1个逆变器出口电压采集模块用于采集逆变器的三相电压，1个功率计算模块用于计算逆变器的输出有功功率和无功功率，1个负荷电压估计模块用于计算逆变器并联公共点的负荷电压估计值，1个逆变器输出电压-无功功率下垂控制调节模块用于计算无功功率下垂给定值，1个逆变器输出频率-有功功率下垂控制调节模块用于计算有功功率下垂给定值，1个虚拟转动惯量模块用于计算电压参考信号角频率，1个积分调节模块用于计算电压参考信号幅值信息，1个逆变器相位生成模块用于计算电压参考信号相位，1个电压参考信号生成模块用于生成电压参考信号，1个电流环参考信号生成模块用于生成电流参考信号，1个电流环调节模块用于生成逆变器调制信号，1个用于产生驱动功率开关控制信号的脉宽调制模块用于生成控制逆变器功率开关的控制信号；所述三相逆变器主电路包含输入电源和负荷；

所述逆变器三相电感电流采集模块通过电流传感器串入电感支路，所述逆变器出口电压采集模块通过电压传感器并联在所需测量端口，逆变器三相电感电流采集模块和逆变器出口电压采集模块的输出端均连接功率计算模块和负荷电压估计模块，所述负荷电压估计模块的输出端接入电压-无功功率下垂控制调节模块的输入端，所述电压-无功功率下垂控制调节模块的输出端接入积分调节模块的输入端，所述积分调节模块的输出端接入电压参考信号生成模块的输入端，所述电压参考信号生成模块的输出端接入电流环参考信号生成模块的输入端，所述电流环参考信号生成模块的输出端接入电流环调节模块的输入端，所述电流环调节模块的输出端接入脉宽调制模块，所述频率-有功功率下垂控制调节模块的输出端接入虚拟转动惯量模块的输入端，所述虚拟转动惯量模块的输出端接入逆变器相位生成模块的输入端，所述逆变器相位生成模块的输出端接入频率-有功功率下垂控制调节模块的输入端。

电压源逆变器并联系统无功均分控制系统的控制方法，包括以下步骤：