[发明专利]一种采用母线电压补偿的微电网多逆变器并联运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用母线电压补偿的微电网多逆变器并联运行控制方法，属于分布式发电及智能电网技术领域。

背景技术

为了解决分布式电源接入电网的技术难题，电力系统相关学者们提出了微电网的概念。微电网由分布式微源、能量转换装置及本地负载通过网络互联组成，是能够实现自我控制、保护和管理的局部发电系统，可在孤岛与并网两种状态下运行。在微电网中，许多分布式微源均通过逆变器接口接入交流母线，从而形成了一种多逆变器并联运行环境。

在三相逆变器构成的微电网中，当交流母线上连接三相不平衡负载时，微电网支撑电压将出现三相不平衡，致使微电网系统的稳定性和可靠性大大降低。我国电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不超过4％，因此，当微电网中接有不平衡负载时，需要考虑如何改变逆变器的控制策略，进而实现负载的不平衡补偿这一问题。

除不平衡负载以外，非线性负载带来的谐波给微电网中的逆变器控制带来巨大挑战，这也是困扰微电网领域研究人员的技术难题。

为了解决以上提到的不平衡负载和非线性负载给微电网正常运行带来的电能质量问题，目前大多在微电网中配置相关电能质量调节装置，例如，统一电能质量调节器、有源电力滤波器等。但是，这样增加了微电网系统的复杂程度，使得系统的可靠性降低，系统硬件成本和维护成本也随之上升。

针对接有三相不平衡负载和非线性负载的微电网系统，如若能调节各分布式发电单元中的逆变器控制策略，从而调整逆变器向微电网中注入的有功功率和无功功率，既能实现公共母线电压不平衡补偿，又可以对特征次谐波进行治理，将是一种十分有意义的解决途径。

《电力系统保护与控制》第41卷第16期发表了《具有电压补偿功能的微网逆变器控制研究》，针对并网逆变器正常并网发电时微电网内电压不平衡、谐波对微电网逆变器控制影响，该文提出了一种加入独立比例项的PVPI控制，并将其应用于基于储能并网逆变器控制中。文中PVPI控制应用于逆变器的并网控制，然而，不能够解决孤岛微电网因不平衡负载和非线性负载引起的电压三相不平衡、出现谐波环流等问题。

《电力系统自动化》第35卷第9期发表了《含非线性及不平衡负荷的微电网控制策略》，针对微电网中某一分布式发电单元所带本地负荷为非线性不平衡负荷的情况，该文提出了基于dq坐标的非线性不平衡负荷补偿算法。此方法仅对带有非线性不平衡负荷的单个分布式发电单元适用，文中研究的微电网公共负荷仍然为线型普通负荷。公共负荷连接于公共母线上，如果其包含有非线性负荷和不平衡负荷，将会对公共母线电压产生直接影响，进而影响整个微电网系统的运行。所以，研究公共负荷为非线性不平衡负荷时的微电网逆变器并联控制策略，更具挑战性，也更有意义。

中国专利文献CN103368191B公开了一种微电网多逆变器并联电压不平衡补偿方法。该方法包括不平衡补偿环、功率下垂控制环及电压电流环三个部分。在传统功率下垂控制基础上，通过检测三相负序电压和电流，并引入一个负序无功电导Q^--G不平衡下垂控制环，合成并修正指令电流参考值，以实现微电网电压的不平衡补偿。通过P-f、Q-E以及Q^--G下垂控制，各分布式电源逆变器能独立调节输出基波频率、电压幅值和不平衡补偿电导，并能实现各逆变器之间有功、无功均衡分配。电压电流控制环采用准谐振PR控制实现电压的无静差控制、采用无差拍控制实现内环电流的精准控制。然而，该方法所涉及的电气量均为各分布式发电单元中逆变器自身的电压电流关系，而公共连接点的电压情况不可知，不能够直接、精确地表达公共母线电压特征；故而此方法还需要进一步完善和改进。此外，该专利未涉及连接有非线性负载的微电网系统中谐波抑制这一问题。

中国专利文献CN103227581B公开了一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法。包括谐波下垂控制、功率下垂控制及电压控制。谐波下垂控制通过快速傅里叶FFT变换分频检测特征次谐波功率，根据谐波下垂特性，计算出逆变器输出的特征次谐波参考电压；功率下垂控制计算出基波参考电压；两者合成作为逆变器输出参考电压，从而有效地降低逆变器输出电压畸变，抑制逆变器间谐波环流，实现功率精确分配。然而，该专利需要对瞬时有功功率和瞬时无功功率进行快速傅里叶变换，分频检测出各特征次谐波功率，然后再对各特征次谐波分别计算并合成谐波参考电压，具体实施过程过于复杂，程序计算量比较大，可能会影响系统的快速响应速度。此外，该方法用于单相逆变器控制，主要用于公共母线接有非线性负载的场合，不能够应用于接带三相不平衡负载的场合。