[发明专利]一种用于并联逆变器系统的自适应下垂控制方法

说明书

本发明公开一种用于并联逆变器系统的自适应下垂控制方法，属于并联逆变器系统控制领域。实现所述自适应下垂控制方法首先需要通过有功功率反馈调节下垂系数，得到参考电压信号；然后建立系统的状态空间模型，以提高输出电压精度为控制目标，基于Lyapunov函数推导得出自适应参数控制方程，实现在任何工况下输出电压追踪误差在一定的约束范围；再通过电压追踪误差与自适应参数的相关关系，调节得到电压追踪误差最小时的自适应参数值，提高系统输出电压控制精度。本发明使用的自适应下垂控制方法，能够在任何复杂工况下，有效提高并联逆变器系统的输出电压控制精度与功率分配精度。

技术领域

本发明涉及并联逆变器系统控制技术领域，特别涉及一种用于并联逆变器系统的自适应下垂控制方法。

背景技术

随着社会工业的发展，生态环境遭到极大破坏，社会环境保护意识逐渐增强。在能源趋势的促进下，新能源得到大力发展，电力电子设备的应用也越来越多。逆变器主要包括采样单元、驱动单元、处理器、逆变桥、滤波电路等部分，是将直流电能(DC)转换为交流电能(AC)的转换装置，在电力电子设备中占很大比重；作为分布式发电单元与电网的连接，其性能直接影响电网的稳定性。

为了保证系统的稳定性及负载额度，往往采用多个逆变器并联运行。下垂控制由于控制过程简单可靠，实现成本低等特点得到广泛应用。但是在低压微网环境中，传输线路阻抗参数未知，并联系统输出有功功率分配精度较低。为了提高并联逆变器的功率分配精度，有学者通过在控制过程中添加虚拟阻抗来抵消线路参数的不平衡，但是会导致母线电压降低。对此，有学者通过补偿输出电压消除压降，但是控制过程复杂且动态响应较差；也有学者通过积分环节消除有功功率的波动，提高功率控制精度，但是会影响功率响应速度。此外，当系统工况复杂时，输出电压控制精度较低。对此，现在多采用PR控制、PI控制、无差拍控制、重复控制等，但是含大量非线性负载时控制精度难以保证。

因此，针对线路阻抗参数未知且工况复杂的并联逆变器系统，亟需一种自适应下垂控制方法，能够实现在复杂工况下对系统输出电压的约束控制，保证系统输出电压的控制精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于并联逆变器系统的自适应下垂控制方法，以解决传统P-V下垂控制动态响应慢、在线路阻抗参数未知时功率分配精度低、复杂工况下输出电压精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于并联逆变器系统的自适应下垂控制方法，包括：

步骤一，系统采样信号计算得到模块输出有功功率，通过PI环节反馈调节有功功率下垂系数，将得到的下垂系数代入下垂控制方程计算得到参考电压信号；

步骤二，通过系统的状态空间模型，明确该控制环节提高输出电压精度的控制目标，再基于Lyapunov函数推导得到自适应参数控制方程，实现在复杂工况下对系统输出电压的约束控制；

步骤三，最后推导得出输出电压追踪误差与自适应参数的相关关系，自动调节找到相应工况下，电压追踪误差最小时的自适应参数值，并且随工况变化保持实时的反馈调节更新，保证系统输出电压控制精度。

在一种实施方式中，所述步骤一中下垂控制方程为：

其中，V_iref与f_iref分别为下垂控制器生成的输出电压幅值参考与频率参考，V_i^*与f_i^*分别为模块输出电压额定幅值与额定频率，m_i和n_i分别为有功功率与无功功率的下垂系数，P_i^*和Q_i^*分别为额定有功功率和额定无功功率；P_i和Q_i分别为模块输出有功功率和模块输出无功功率；

调节过后的有功功率下垂系数为：