[发明专利]含非线性负荷孤岛微电网谐波抑制的逆变器控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种含非线性负荷孤岛微电网谐波抑制的逆变器控制方法及装置。采用基波和谐波分量解耦控制得到逆变器电压外环参考值的基波和谐波分量。基波域采用虚拟同步电机控制，谐波域采用自适应谐波补偿和谐波虚拟阻抗相结合的控制方式，使逆变器输出谐波电流能根据逆变器容量进行自主分配以抑制谐波环流，并实现对PCC电压谐波分量的抑制。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种含非线性负荷孤岛微电网谐波抑制的逆变器控制方法，还涉及一种含非线性负荷孤岛微电网谐波抑制的逆变器控制装置。

背景技术

随着传统能源日益紧张和环境问题的加剧，光伏、风电、燃料电池等分布式发电得到快速发展，由分布式发电、储能和本地负荷等组成的微电网得到越来越广泛地应用。微电网中往往含有非线性负荷，离网孤岛运行时易导致逆变器间谐波环流和微电网PCC(电网公共点)电压谐波畸变。谐波环流会影响逆变器的稳定运行甚至损坏，需要对逆变器间输出谐波电流进行分配以抑制环流。国家标准和IEEE标准均规定电网电压总谐波失真率(THD)不得大于5％，当微电网PCC电压谐波严重时，会影响微电网内电气设备的正常工作，因此要对非线性负荷引起的PCC电压谐波分量进行抑制，保证微电网电能质量。

将有源电力滤波器应用于微电网能有效抑制谐波，但这会增加微电网系统成本。逆变器自身实现孤岛微电网谐波抑制的控制策略主要分为无通信线的分散式自主控制和基于通信线的分层控制两种模式。逆变器间谐波环流和输出电压畸变受逆变器输出阻抗和馈线阻抗的影响，无互联通信线自主控制多采用虚拟阻抗实现环流抑制，但虚拟阻抗偏小易受馈线阻抗影响环流抑制，虚拟阻抗偏大则易导致PCC电压畸变加大。基于通信线的分层控制能够有效减少馈线阻抗对电流分配的影响和抑制微电网PCC电压谐波畸变。但基于通信线的分层控制会增加微电网系统硬件复杂度，降低可靠性，且不利于并联逆变器的增加以便于微电网扩容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种含非线性负荷孤岛微电网谐波抑制的逆变器控制方法，对基波和谐波分量进行分离解耦控制得到逆变器电压外环参考电压的基波和谐波分量，满足基波和谐波分量的不同控制需求，谐波域采用自适应谐波补偿和谐波虚拟阻抗相结合，实现微电网PCC电压谐波分量和逆变器谐波环流的抑制。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含非线性负荷孤岛微电网谐波抑制的逆变器控制方法，包括以下过程：

采集逆变器的输出电压、输出电流和微电网的PCC电压，分别对采集的电压电流进行基波和谐波分离，获得对应的基波和谐波分量；

基于获得的逆变器输出电压和输出电流的基波分量，计算得到基波域逆变器瞬时有功和无功，对基波域逆变器瞬时有功和无功采用虚拟同步电机控制，得到电压外环参考电压的基波分量；

基于获得的PCC电压和逆变器输出电流的谐波分量，引入自适应谐波补偿环和谐波虚拟阻抗相结合，得到电压外环参考电压的谐波分量；

基于获得的电压外环参考电压的基波和谐波分量，计算得到电压外环参考电压，针对电压外环参考电压，采用逆变器电压外环电流内环双环控制，得到逆变器三相逆变桥的控制电压。

可选的，所述基波和谐波分离是通过带通滤波器实现的。

可选的，所述基波和谐波分离的计算公式为：

逆变器输出电流i_o的基波和谐波分量计算公式为：

其中，和为逆变器输出电流i_o的基波和谐波分量，ζ为带通滤波器阻尼系数，ω为逆变器基波电角速度实际值。

可选的，所述基于获得的逆变器输出电压和输出电流的基波分量，计算得到基波域逆变器瞬时有功和无功，包括：