[发明专利]基于准谐振PR和恒定参考电压的逆变器环流抑制控制方法

摘要

本发明涉及一种基于准谐振PR控制和恒定参考电压控制的逆变器环流抑制控制方法。首先，利用输出电压和参考角频率，采用三相同步锁相环，得到参考相位，并与参考电压幅值、参考角频率合成参考电压，将送入采用准谐振PR控制的电压电流环，并在控制环节中引入虚拟电阻，再将经过电压电流环得到的调制电压送入PWM驱动器，最后输出SPWM信号到逆变器完成整个控制过程，同时采用恒定参考电压配合虚拟电阻的控制方法。本发明方法不仅能够取得更好的环流抑制效果，而且可以避免电压和频率随输出功率变化的过度下垂，提高微电网的运行电压质量。

主权项

一种基于准谐振PR和恒定参考电压的逆变器环流抑制控制方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤S1、搭建多逆变器并联运行等效电路，其中，E∠θ表示逆变器空载输出电压，θ表示空载电压相角；Z0、ZL分别表示逆变器的等效输出阻抗和并联线路阻抗；P、Q分别表示逆变器的输出有功功率和无功功率；下标1、2分别对应逆变器1和逆变器2；由于逆变器输出的有功功率主要取决于线路两端的电压幅值差，无功功率主要取决于功角差，因此可得ω＝ω*+mQ，E＝E*‑nP；其中，ω为输出电压角频率，ω*为逆变器空载时电压角频率参考值，E为输出电压幅值，E*为逆变器空载时电压幅值参考值；P为实际输出有功功率；Q为实际输出无功功率；m为频率下垂增益；n为电压下垂增益；步骤S2、引入虚拟电阻，构建电压闭环控制，使得等效输出阻抗在工频50Hz左右时呈现阻性特征；其中Rv为引入的虚拟电阻，U*ref为引入虚拟电阻Rv后的参考电压，G(s)为控制环节的电压增益，则可得并联交流母线处的电压、输出电流、并联运行的逆变器间的环流，即：UL(s)＝G(s)*Uref*(s)‑[G(s)*RV+Zo(s)+ZL(s)]*Io(s)Io(s)＝G(s)*Uref*(s)‑UL(s)/[G(s)*RV+Zo(s)+ZL(s)]IH·=(Io1·+Io2·)/2]]>为逆变器间的环流，为逆变器的输出电流；由此可知，逆变器的输出电流与电压增益G(s)，参考电压U*ref，逆变器输出等效总阻抗有关，由于其参数存在差异，因而会导致并联运行的逆变器间产生环流；步骤S3、引入电压电流双闭环控制，则可得输出电压的表达式UL(s)＝(KpKpwmGu(s)*U*ref(s))/(LCs2+KpKpwmCs+KpKpwmG(s)+1)‑(Ls+RvKpKpwmGu(s))*Io(s)/(LCs2+KpKpwmCs+KpKpwmGu(s)+1)其中，Kp为比例系数，Kr为谐振系数，s为拉普拉斯变换因子，ωo为谐振频率，ωr为准谐振频率；当RV＝0时使用准PR控制器，等效输出阻抗值在50HZ处均为零，克服了幅值受滤波参数和控制器参数影响的缺点；而当引入虚拟电阻时，准PR控制器还能保证在工频50HZ处等效输出阻抗相位为零，并且可以保证G(s)的幅值为1，相位为0，实现输出电压无静差跟踪；步骤S4、采用恒定参考电压控制的方法代替传统的下垂控制来得到电压电流环的参考电压，并将各逆变器都设置相同的虚拟电阻，保证各逆变器输出参考电压幅值和相角相等可以最大限度减小环流；步骤S5、利用输出电压u0和参考角频率ω，采用三相同步锁相环，得到参考相位θ*，并与参考电压幅值Uref*、参考角频率ω*合成参考电压Uref*，将Uref*送入采用准谐振PR控制的电压电流环，并在控制环节中引入虚拟电阻RV，再将电压电流环得到的调制电压送入PWM驱动器，最后输出SPWM信号到逆变器完成整个控制过程。