[发明专利]一种基于下垂的谐波和无功电流无线分摊控制方法

说明书

本发明提出了一种基于下垂的谐波和无功电流无线分摊控制方法，通过局部采集的信号实现微电网内多台多功能并网逆变器对网内谐波和无功电流的分担。具体为：1)协调控制微电网内的多台多功能逆变器，实现无功电流以及谐波的无互联线并联均分的补偿控制；2)多功能逆变器可以根据自身的视在功率向微电网内注入等比例的无功以及谐波电流，实现了微网内无功电流以及谐波电流在多机之间的无互联线并联均分。本发明在不增加额外投资上实现了电能质量的有效治理，具有很好的可行性和实用价值。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是多台多功能并网逆变器对网内谐波和无功电流的协调控制方法。

背景技术

为了协调微电网内的多台多功能并网逆变器分担网内的电能质量问题，可采用有互联线和无互联线两类控制方案。其中，有互联线的控制方法，主要是集中控制。在该控制方法中，存在一个集中控制器，其主要功能为：检测微电网电网内所有负荷的谐波和无功电流，并给出各DG所需的补偿电流指令。它实时监测该馈线支路上的谐波和无功电流，然后再根据各多功能并网逆变器所能投入的补偿容量，将所需补偿的无功和谐波电流分量分摊到各多功能并网逆变器上。然后，本地控制器根据集中控制器给出的补偿电流指令，控制多功能并网逆变器输出所需的谐波和无功电流，该类方法对通信的实时性和快速性要求较高。该类控制策略所存在的明显不足在于：集中控制器在每个谐波和无功负荷处都需加装电流传感器，当微电网需要新增负荷时，就必须相应地增加负荷到集中控制器的上行传输通路，难以适应负荷的扩容。同时，集中控制器与各多功能并网逆变器之间还存在控制用的下行通信线路，当需要增加并网逆变器时，也同样需要增加下行传输通路。此外，该控制策略还难以适应逆变器负荷的频繁投切，在多功能并网逆变器故障后退出运行(或无故障停运)和负荷投切时，集中控制器就需要重新计算谐波和无功电流的分担情况并进行重新分配。若下行通信线因故障而断开时，整个控制系统将无法感知微电网的运行态势，也无法重新分配补偿分量，容错能力较差。总之，这类控制策略难以满足“在线热插拔”、“即插即用”的微电网需求，相反，无互联线的谐波和无功电流分享方法显得更加合适。

最简单的无互联线控制策略是级联控制方法。该类控制方法，普遍采用限幅控制策略，依据离负荷电气距离的远近，位于非线性负载电流上游的两台多功能并网逆变器先后投入一定容量的补偿电流。要实现这种级联型的控制策略，可以采用补偿电流限幅的方式，离负载近的一台多功能并网逆变器先检查到非线性负载的谐波电流，它根据自身补偿容量的限制，补偿不超过某个幅值的谐波电流，然后剩下的谐波电流会继续流过 DG1，此时DG1所检测到的谐波电流即是经过DG2补偿后的剩余部分。DG1将其电气下游的电流视作广义的等效负荷电流，类似于DG2的情况，故DG1也只需按照自身可投入的补偿容量进行限幅补偿即可。显然，这种基于级联思想的控制策略不需要互联通信线，但是由于DG2限幅环节的存在却可能会在DG1处引入新的谐波分量，会使得微电网内的谐波更加丰富，并可能进一步激发微电网内的谐波谐振。

综上，如何利用微电网的多功能并网逆变器分担补偿网内的谐波和无功电流，有两个亟需解决的问题。首先，并网逆变器可能在微电网内的电气和物理距离上分布很分散，显然这给如何有效地调度这些并网逆变器实现电能质量的治理带来了困难，有互联线的控制策略显得捉襟见射。然而，这也给微电网电能质量的治理带来了一定的益处，利用分散的并网逆变器补偿分布在各处的谐波和无功负载，可以有效地实现谐波和无功电流的就地平衡，实现电能质量的分散治理和就地补偿。其次，为了适应微电网内并网逆变器和负载的频繁投切，总是需要并网逆变器具有“即插即用”、“在线热插拔”的功能，因此一些基于集中控制的多功能并网逆变器谐波和无功电流分摊控制策略就显得不合适了。总之，为了实现微电网内多台多功能并网逆变器对网内谐波和无功电流的分担，需要寻找一些无互联通信线的，不需要集中控制和调度的，能利用局部采集的信号实现自治运行控制的分散控制策略。这样，每个多功能并网逆变器都是一个独立的、自治的终端单元，它们仅由自身并网点处的电能质量信息及其所能投入的补偿容量数据，即可完成对其并网点处电能质量的治理。

发明内容