[发明专利]具有滞回特性的V/f-倒下垂微电网逆变器电源

说明书

技术领域：

本发明属于电力电子装置及其控制领域，涉及一种基于逆变器的新型微电网电源及利用该电源进行微电网组网的方法。

背景技术：

随着电力需求的不断增长，常规电网在过去数十年里快速发展。然而由于其成本高、运行难度大，以及燃料短缺、环境污染的日益加重，促进了环保、灵活、以可再生能源为主的分布式发电技术的发展。为了充分发挥分布式发电的优点并解决大电网与其之间的矛盾，一般将分布式发电系统互联形成以微电网的形式运行。然而随着微电网的接入，出现了一些新的问题，主要表现在微电网在孤岛运行模式下采用何种控制方式才能维持整个系统的稳定运行。当微电网与大电网并网运行时，可由大电网提供运行参考频率和电压。而微电网在孤网状态时，需要对网内各个微电源进行有效的控制协调，以维持整个系统能够稳定运行，保证系统的电压及频率在合理的范围内。

目前常用的一种孤网运行方式是以一个采用V/f控制的电源为主电源，提供频率和电压参考，其它的电源都运行在PQ方式下，即保持输出的有功和无功功率为恒定。采用V/f控制方式的微电源虽然可以在其可调容量范围内维持系统的电压幅值及频率不变，但是一旦系统内需要大量的功率交换，超出其可调容量范围，该微电源就不能继续维持系统的稳定运行。

现有的解决上述问题的方法是采用V/f控制和PQ控制的交替方式，其如图1所示是V/f-PQ控制方法的电源静态输出特性曲线，图1中的(a)为有功-频率静态特性曲线，fc为V/f控制方式下电源输出的恒定频率，Pmin、Pmin分别为PQ控制方式下电源输出的最小有功功率、最大有功功率；图1中的(b)为无功-电压静态特性曲线，Vc为V/f控制方式下电源输出的恒定电压，Qmin、Qmin分别为PQ控制方式下电源输出的最小无功功率、最大无功功率。其中，f 为频率、V电压、P为有功功率、Q为无功功率。当孤网运行时，微电网中有一个电源运行于V/f方式下，为其它的电源提供运行参考频率和电压；而其它的电源运行于PQ方式下。当V/f控制的电源可调容量越限时转为PQ方式，而由某一个其它的电源提供运行参考电压和频率。然而在逆变器电源退出V/f方式后，采用PQ控制方式使得该电源对系统的冲击较大，且在系统频率变化时不能参与功率的调节。若采用倒下垂控制方式不仅可以使得该电源在系统频率变化时可以参与功率的调节，而且通过其输出功率的变化来调节系统的频率，其如图2所示是V/f-倒下垂控制方法的电源静态输出特性曲线，图2中的(a)为有功-频率静态特性曲线，图2中的(b)为无功-电压静态特性曲线。但是，这种切换仍会造成较大的频率或电压扰动，运行灵活性不足，控制器容易误触发。因此，可进一步引入滞回特性的控制方式及相应组网方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷而提供具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源，通过对各个电源设置不同的门槛值和环宽，有效避免了系统正常波动可能对控制器造成的误触发，防止电源在某一个值的上下波动时反复动作。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源，包括信号输入模块、V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块、输出驱动模块和VSC主电路；其中，

信号输入模块，将电网输出的第一电压信号、电流信号均输出至V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块；

V/f-倒下垂滞环控制模块，将接收的第一电压信号、电流信号经处理后，输出频率信号或有功功率信号，以及无功功率信号或第二电压信号至双反馈解耦PWM控制模块；

双反馈解耦PWM控制模块，用于根据第一电压信号、电流信号以及频率信号或有功功率信号、无功功率信号或第二电压信号，生成PWM控制脉冲并输出至输出驱动模块；

输出驱动模块，用于接收PWM控制脉冲，并输出驱动信号至VSC主电路；

VSC主电路，当接收到驱动信号，将外部输入的直流电转换成交流电输出。

作为本发明的具有滞回特性的V/f-PQ型微电网逆变器电源的进一步优化的方案，所述V/f-PQ滞环控制模块包括f滞环控制模块、V滞环控制模块；其中，

f滞环控制模块包括第一处理单元、第一滞环触发器单元、第一控制单元；预先设定最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax，逆变器输出频率fmin时，输出最小有功功率极限值Pn、最大有功功率极限值Pm，逆变器输出频率fmax时，输出最小有功功率极限值Pk、最大有功功率极限值Pf，fmin<fmax，Pk<Pn<Pf<Pm；其中，