[发明专利]一种适用于网测波动型的同步逆变器并网运行的方法

权利要求书

1.一种适用于网测波动型的同步逆变器并网运行的方法，其特征在于，在同步逆变器并网运行过程中，根据微电网网侧电压幅值和频率所受的干扰波动进行自主调节有功和无功下垂系数，从而使得当微电网网侧电压受干扰波动时，并网同步逆变器输出的有功功率和无功功率保持相对稳定，包括以下步骤：

Step1：构建同步逆变器并网模型并分析其数学模型；

Step2：根据同步逆变器固有的P/f和Q/f特性结合传统下垂特性可得出传统下垂系数k_p、k_Q；

Step3：依据传统下垂控制方程建立适用于网测波动型控制方程；假定在某一时刻网侧电压频率受到扰动使系统频率由f₁增加到f₂，替换k_p、k_Q为a,b同时带入该控制方程中；

Step4：当微电网网测电压幅值和频率受到波动时，自主调节下垂系数a和b以保证输出有功功率和无功功率的稳定性。

2.根据权利要求1所述，其特征在于：所述Step1中，搭建同步逆变器模型，首先根据同步发电机中三相定子与励磁线圈间的关系：

式中，θ为旋转磁场轴线与A相轴线的夹角，M_f为互感系数。

由同步发电机原理可知，其数学模型为：

其中：<*，*>表示向量内积。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述Step2中，逆变器的传统下垂控制最初是模拟同步发电机的一次调频特性(即同步发电机的下垂特性)而引入的，这种下垂特性是根据有功/频率和无功/幅值之间的下垂特性曲线得出。其中，与功率传输相关的因素为：当连接阻抗以感性为主时，并网时传输的有功功率是由电网侧和发电机侧的功角差决定的，一般用频率来代替功角。而电压的幅值差决定了无功功率的传输。通过调节逆变器输出的频率和幅值便能够实现对输出有功功率和无功功率的控制，从而使整个系统达到一个相对平衡的状态。下式为传统下垂控制方程：

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述Step3中，P/f下垂特性分析有功功率P下降后恢复到原有值时的情况。当频率为f₁时，其对应的有功功率为P₁，此时有功下垂系数为a₁，并维持恒定。假定在某一时刻，网侧电压频率受到扰动使系统频率增加到f₂，由于下垂系数恒定，有功功率必须减小以对应频率的增加，P从P₁减小到P₂，此时输出有功功率与负荷侧功率不能匹配，大大降低了微电网的供电效率与稳定性。但是，如果当频率由f₁增加到f₂时，忽略负荷静态频率特性的影响，适当调节下垂系数从a₁变化至a₂，则有功功率便能够在P₁处保持恒定。Q/V下垂特性原理与之类似。

由传统下垂控制方程式可得出适用于网测波动型系数a、b的控制方程如下：

其中，a、b分别为下垂系数；f₀、V₀分别为同步逆变器空载时的频率和相电压幅值；f_g、V_g分别为微电网即时运行时的相电压频率和幅值；P_n、Q_n分别为额定有功功率和无功功率，其值可给定。

此时将传统下垂控制方程式(1)整理，可得：

其中，V₀、f₀分别为同步逆变器空载时的相电压幅值和频率；V、f分别为逆变器的输出参考频率和输出相电压参考幅值。和分别为在任一时刻输出的有功功率和无功功率；a和b分别是依据频率和幅值的变化而动态自主调节下垂系数。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述Step4中，将式(9)式(10)联立后可得：

即：

其中，

a、b自主调节的动态过程为(以a为例，b的调节过程与之同理)：当相电压频率f_g减小时，P>P_n。由式(9)可知，a自主增大，由于同步逆变器并网运行，则其参考频率f也随之减小，参考角频率ω＝2πf减小，即功率角δ减小，由同步发电机原理知，其输出的有功功率P减小。此时若仍P≠P_n，则a继续增大，f继续减小，直至P＝P_n，由式(12)，f＝f_g时，P将保持不变，从而实现输出有功功率的恒定。