[发明专利]基于守恒功率理论的多功能并网逆变器控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于守恒功率理论的多功能并网逆变器控制方法，该多功能并网逆变器为三相三线制，输出滤波装置为LC，RL或LCL滤波器。直流侧电容与分布式电源或储能设备的输出端并联。该多功能并网逆变器的基波参考指令可按照当前分布式电源最大可输出功率或上层能量管理系统确定；其无功、谐波、不平衡治理参考指令由守恒功率理论分解后的部分或全部电流分量组成。两类指令之和作为多功能并网逆变器的最终电流指令。多功能并网逆变器通过比例谐振控制器或重复控制器对指令电流进行跟踪，实现电能质量治理。本发明充分利用逆变器剩余容量，基于守恒功率理论实现电能质量的选择性补偿与多台逆变器的协同治理，减少成本与维护费用，提高系统可靠性。

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，特别是一种基于守恒功率理论的多功能并网逆变器控制方法及系统。

背景技术

随着微电网技术的发展，配电网侧电力电子设备大量接入，对电网的安全稳定运行造成极大的威胁。为了对配电网侧的谐波、无功与不平衡等电能质量进行治理，通常需要在网内安装一定的电能质量治理设备，如有源电力滤波器、静止无功发生器与统一电能质量调节器等。随着微电网技术的发展，配电网侧电力电子设备大量接入，对电网的安全稳定运行造成极大的威胁。为了对配电网侧的谐波、无功与不平衡等电能质量进行治理，通常需要在网内安装一定的电能质量治理设备，如有源电力滤波器、静止无功发生器与统一电能质量调节器等。

然而微电网中并网逆变器的拓扑结构与传统电能质量治理设备的结构相似，在一定条件下，也能对网内电能质量进行补偿。此外，由于新能源的间歇性、随机性与波动性等特性，并网逆变器并非一直处于满发状态。对于光伏发电设备，在阴雨天及黑夜，光伏逆变器的输出几乎为0。对于风力发电机，在无风或微风条件下，也无功率输出。因此可充分利用网内分布式电源的剩余容量，参与网内电能质量的治理，避免额外治理设备的投入，降低经济投入成本，减少维护费用。

这种不仅能输出基波参考指令电流，还能对网内电能质量进行治理的设备称为多功能并网逆变器。在多功能并网逆变器的指令电流生成中，常用的方法为瞬时功率理论。然而该功率理论能分解出分量较少，不利于电能质量治理任务的分担与协同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于守恒功率理论的多功能并网逆变器控制方法及系统，本发明不仅能对基波功率参考指令进行跟踪，还能实现负荷无功、谐波、不平衡的选择性补偿与协同治理。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于守恒功率理论的多功能并网逆变器控制方法，包括以下步骤：

步骤一、根据分布式电源侧发出的最大功率或由上层能量管理系统给定的基波功率参考指令，利用Clark变换计算出基波参考电流；

步骤二、在负荷侧的负荷分析分配设备，对负荷电流进行采样；利用守恒功率理论，分解出其中的对称无功电流、不对称有功电流、不对称无功电流和无效电流；从上述四种电流中选择部分或全部作为电能质量治理电流分配给单个或多个多功能并网逆变器；

步骤三、多功能并网逆变器在接收到基波参考电流与电能质量治理电流后，将接收到的这两类电流之和作为多功能并网逆变器的实际参考电流；

步骤四、在三相静止坐标系下，利用比例谐振控制器或重复控制器对实际参考电流进行指令进行跟踪，实现多功能并网逆变器的有功功率输出与电能质量治理。

作为本发明所述的一种基于守恒功率理论的多功能并网逆变器控制方法进一步优化方案，步骤二中电能质量治理电流获取过程包括以下步骤：