[发明专利]一种低压直流微电网的并网控制策略

权利要求书

1.一种低压直流微电网的并网控制策略，其特征是，它包括的内容有：

1)逆变器下垂控制模型的建立

利用PARK变换将逆变器输出的abc三相静止坐标量变换成dq两相旋转坐标量，将三相输出电压v_oabc和三相输出电流i_oabc变换成dq两相电流v_od、v_oq和i_od、i_oq，利用式(1)计算瞬时有功、无功功率，

为消除瞬时功率中的高频纹波，提高输出功率的稳定性，式(1)得到的瞬时功率还需要通过低通滤波器得到其平均功率，作为P-f和Q-V下垂控制模块的功率输入信号量，平均有功和无功功率计算为式(2)，其中ω_c为低通滤波器的截止频率，

通过P-f和Q-V下垂特性计算得到参考电压幅值V_ref和相角θ，经电压合成环节得到三相静止坐标系的参考电压V_{abc_ref}，再经过PARK变换后作为电压电流双闭环控制环节的输入参考电压V_dref和V_qref；

采用电压外环，电流内环的控制结构，通过比例积分控制器以消除电压、电流偏差，比例系数为K_I，电流内环的开环传递函数为式(3)，

T_I为电流采样时间常数，采用比例积分控制器进行校正，电压外环开环传递函数为式(4)，

T_V为电压采样时间常数，K_vP为电压外环的比例系数，K_vI为电压外环的积分系数，逆变器将实际输出电压与参考电压经过PARK变换，分别将二者的两相dq旋转坐标量相比较得到的偏差，经过电压外环的PI控制器后作为电流参考值输入电流内环；逆变器输出滤波电感电流与参考电流的dq旋转坐标量分别相比较后得到偏差，将偏差经过电流内环的比例控制器输出的信号通过PARK反变换，将生成的PWM脉冲加在逆变器上实现对逆变器的下垂控制。图3所示为电压电流双环控制结构。图4所示为本发明所采用的三相电压源型逆变器拓扑控制系统。该控制结构由直流电源，三相电压源型逆变器，LC滤波器，电感，PCC母线和下垂控制电路组成；

2)基于下垂控制的并网欲同步控制算法的建立

为使微网电压满足并网条件，假设逆变器在下垂控制的作用下，电压幅值和频率按参考值输出，其值与主网电压的幅值和频率一致，只需考虑电压相位因素，在dq旋转坐标系下，预同步过程是通过三相主网电压锁相结构，得到主网电压的相位θ_g，角频率ω_g，幅值E_g，然后通过调节微网逆变器输出电压的角频率，使其与主网电压角频率ω_g之间的相位差趋于0，在Δθ＝0的时刻，微网和主网电压便完全同步；

将主网三相输出电压V_ga、V_gb、V_gc通过PARK变化得到d、q轴分量V_gd和V_gq，然后将q轴分量V_gq与零参考比较，经PI调节使V_gq逐渐趋于0，当V_gq＝0时，输出的ω_g即为主网电压角频率；主网电压角频率经一个积分环节便得到主网电压相角θ_g，经过此负反馈的闭环调节过程，最终捕捉到的θ_g即为主网稳定运行下的输出电压相角；设主网电压的额定角频率ω_ref为100πrad/s，将捕捉到的主网电压相角θ_g加入到微网的三相输出电压的PARK变换中，得到的q轴分量V_oq与零参考做PI调节；当V_oq＝0时，输出的角频率ω_sc为锁相追踪补偿角频率，将其加入到下垂控制环节，与原下垂控制结构得到的角频率叠加即得到微网逆变器输出电压的参考角频率，逆变器参考角频率为式(5)，式中P为逆变器实际输出有功功率，P₀为额定有功功率，m为有功下垂系数。

ω＝ω_ref-m(P-P₀)+ω_sc (5)

3)欲同步控制算法流程

第一步：将主网三相输出电压通过PARK变化得到d轴分量V_gd、q轴分量V_gq；

第二步：将q轴分量V_gq与零参考比较，经PI调节使V_gq逐渐趋于0；

第三步：经过PI调节后的V_gq＝0时，输出的ω_g即为主网电压角频率；

第四步：主网电压角频率ω_g经一个积分环节得到主网电压相角θ_g，经过负反馈的闭环调节过程，最终捕捉到主网稳定运行下的输出电压相角θ_g；

第五步：将上述过程捕捉到的主网电压相角θ_g加入到微网的三相输出电压的PARK变换中，将得到的q轴分量V_oq与零参考做PI调节；

第六步：经过PI调节后的V_oq＝0时，输出的角频率ω_sc为锁相追踪补偿角频率，将其加入到下垂控制环节，与原下垂控制结构得到的角频率叠加可得到微网逆变器输出电压的参考角频率；

第七步：经第一至第六步闭环调节过程，微网逆变器的输出电压相位、频率和幅值已经完全跟踪电网电压，达到并网条件。