[发明专利]基于电流下垂特性的并联逆变器功率均分装置及控制方法

说明书

基于电流下垂特性的并联逆变器功率均分装置及控制方法。功率均分装置含直流稳压电源、逆变控制单元和中央控制器。每个逆变控制单元含一个三相逆变器和一个改进的电流下垂控制模块。三相逆变器的输出电流经过改进的电流下垂控制模块合成参考电压、再通过电压电流双环控制器和SPWM脉冲调制模块，输出SPWM波以控制逆变器。中央控制器采集公共耦合点处输出电流瞬时值进行αβ变换，计算瞬时无功电流值，根据并联逆变器器中各三相逆变器无功电流值的比值获得无功电流平均值作为逆变器的基准值，基准值传输到各个无功电流采样值上相减作差并乘以积分常数反馈，通过积分调节器的跟随作用调节无功出力偏置，从而使无功电流按容量成比例均分，消除环流。

(一)技术领域

本发明属电力电子控制范畴，涉及并网逆变器电流下垂控制领域，具体是一种基于电流下垂特性的并联逆变器功率均分装置及控制方法。

(二)背景技术

近年来，随着燃料能源资源的减少和环境的不断恶化，越来越多的可再生能源通过分布式发电(DG，distribution generation)接入微电网中，使得微电网逐渐成为研究的热点。在微电网孤岛运行过程中，没有大电网提供电压和频率的基准，便由逆变器为整个电网提供电压和频率，因此，逆变器的控制至关重要，很大程度上影响着微电网的电能质量。

现有技术中，逆变器普遍采用的下垂控制法，选择与传统发电机相似的频率一次下垂特性曲线(Droop Character)作为控制方式，即对微电网中的逆变器输出的有功功率和无功功率分别进行控制，以获取稳定的频率和电压，无需通讯线路，成本较低，控制方法简单，可以实现即插即用的效果，是微电网逆变器控制方法中的首选。但是传统的下垂控制方法依赖于线路阻抗的特性，线路阻抗不一致会导致逆变器输出的功率无法均分，甚至产生严重的环流；因此，这种方法大多只针对相同容量的逆变器并联，而实际运用中不同容量的逆变器是不可避免地存在的，不同容量的逆变器并联产生的结果是导致功率分配不均，甚至对设备产生严重影响。

(三)发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种改进的并网逆变器电流下垂控制方法，在基于电流下垂特性的并联逆变器功率均分装置的基础上，通过测量和计算公共耦合点(point of common coupling,PCC)处的无功电流的平均值，将其反馈到各个逆变器的无功电流采样值上，利用积分调节器的跟随作用来调节逆变器输出的电压幅值，以达到消除线路阻抗不一致的影响，使得微电网逆变器无功功率按容量成比例均分，而无需计算有功功率和无功功率值，消除环流，既能提高电能质量，还能节约成本。

本发明的目的是这样达到的：

基于电流下垂特性的并联逆变器功率均分装置由直流稳压电源、逆变控制单元、负载、中央控制器构成；中央控制器连接公共母线，与逆变控制单元输入端相连。公共母线上并联n个逆变控制单元，其中n≥2，且母线上连接有线性和非线性负载；每个逆变控制单元由一个三相逆变器、线路阻抗、改进的电流下垂控制模块、电压电流双环控制器、SPWM脉冲调制模块组成；三相逆变器的直流侧接入直流电源V_dc，三相逆变器输出的电流i_a、i_b、i_c经过改进的电流下垂控制模块合成参考电压、再通过电压电流双环控制器微调和SPWM脉冲调制模块，输出SPWM波以控制逆变器。

所述三相逆变器由三个单相逆变电路和LC滤波器两部分组成，单相逆变电路由IGBT功率管和反并联在功率管IGBT的EC级之间的二极管构成，LC滤波器含滤波电感和滤波电容；