[发明专利]微网中电流控制型逆变器改进控制方法

说明书

本发明公开了一种微网中电流控制型逆变器改进控制方法，属于孤岛微网中逆变器协调控制研究领域。该方法提出了一种电流控制型逆变器的输出功率指令控制策略，通过检测并联逆变器系统公共连接点处的频率和电压幅值变化量，实时调整逆变器的输出有功功率和无功功率的大小，以实现稳态下有功功率在逆变器之间按比例均分，电流源补偿无功功率输出，辅助调节负载端的电压。本发明方法可靠性高，可行性强，提高了孤岛并联逆变器系统的运行性能，为工程应用提供了很好的参考价值。

技术领域

本发明属于孤岛微网中逆变器协调控制研究领域，具体涉及微网中电流控制型逆变器改进控制方法。

背景技术

随着能源危机的加剧以及传统能源的使用对环境的负担日益加重，可再生能源的引入成为了缓解能源危机、改善环境质量的重要手段。由于可再生能源具有分布性和功率随机性，所以人们提出微网的概念来整合及控制可再生能源的转换、使用和传输。微网中并联的分布式发电单元往往通过逆变器等电力电子接口与交流母线相连于公共连接点。一般来说，微网通过变电站连接到公共大电网，作为一个下游子系统运行，称为并网工作模式。当公用电网处于故障、检修或地理位置非常偏远时，微网能够以孤岛模式运行，为本地系统供电。孤岛状态下运行时，并联逆变电源之间的协调控制对微网电压频率的稳定以及功率合理分配至关重要。

分布式电源接口的逆变器可以给定其输出电压的频率和幅值参考值，控制成为独立的电压源；也可以通过获取公共母线上的电压和频率参考，给定其输出功率和电流参考值，控制成为电流源。为了实现负载功率在各台并联电源之间的自动均分和即插即用的特性，目前广泛使用的一种控制方法是基于有功功率—频率参考值(P-ω^*)和无功功率—电压幅值参考值(Q-V^*)下垂机制将并联系统内的全部逆变器控制成对等的电压源。在不依赖通信的情况下，各个独立的电压控制型逆变器可以根据实际输出的有功和无功功率，按照下垂关系调整其输出电压的频率和幅值，实现自动的功率均分。

然而传统的下垂控制方法在实际应用中存在一系列的缺陷。首先，电压控制型逆变器的输出有功和无功功率的值由负载决定，始终在各台逆变器之间均分。例如具有最大功率点跟踪特性的光伏发电机，可再生能源发电中大量的逆变电源需要直接准确地控制其输出功率。为了充分利用一次侧能源的发电能力、提高效率，此类逆变电源需要以电流控制模式工作，不适合采用下垂控制方法。其次，下垂控制方法仅在配电线阻抗为纯感性时才工作良好，线路阻抗中的阻性成分将在逆变器输出有功和无功功率之间引入耦合，从而降低系统动态性能和稳定性。此外，功率均分和电压调整率之间的固有的折衷问题也使得下垂控制方法性能不够理想，必须通过增加额外的二次控制，以补偿频率和电压的偏差。

发明内容

为了克服传统下垂控制方法存在的问题，本发明的目的在于提供一种微网中电流控制型逆变器的改进控制方法，从而弥补传统下垂控制的电压源的缺陷，提升并联系统整体运行表现。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

微网中电流控制型逆变器的改进控制方法，包括以下步骤：

1)在两相同步旋转dq坐标系下，锁相环将逆变器交流侧公共连接点上的q轴电压幅值箝位为0，测量d轴电压幅值v_PCCd和频率ω_PCC，测量逆变器的dq轴输出电流i_od，i_oq。其中公共连接点上的频率和电压幅值值用来计算生成有功功率和无功功率的指令值，逆变器的输出电流作为控制器的反馈信号；

2)计算生成有功功率和无功功率的指令值P^*和Q^*：

P^*＝P₀-m_ω(ω_PCC-ω₀)