[发明专利]实现并联逆变器无功均分的虚拟感抗调节器及控制方法

说明书

实现并联逆变器无功均分的虚拟感抗调节器及控制方法。虚拟感抗调节器由减法器、积分器和加法器三部分组成。减法器的输入为逆变器输出的无功功率和该逆变器应输出的额定无功功率，输出无功功率绝对误差；积分器的输入为无功功率绝对误差，输出虚拟感抗的自适应部分；加法器的输入为积分器的输出以及基准虚拟感抗，输出虚拟感抗。虚拟感抗调节器安装在逆变器的本地控制器中,本地控制器与中心控制器通过低带宽通信线实现互联。本发明在低压微网的各个逆变器中引入虚拟感抗并加装虚拟感抗调节器,采用无功功率调节虚拟感抗的大小，不需测量线路阻抗参数达到线路阻抗匹配，实现无功功率均衡控制，各逆变器之间无需额外的通信线，保留了微网逆变器的即插即用特性。

(一)技术领域

本发明属微电网技术范畴，涉及低压微电网孤岛下逆变器并联运行时无功功率均衡的分配，具体是一种实现并联逆变器无功均分的虚拟感抗调节器及控制方法。

(二)背景技术

近年来，大量可再生能源以分布式电源的形式被接入到电网中，微网增大了分布式电源的渗透率、增加了新能源供电的可靠性从而备受关注。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，由并联逆变器为整个电网提供电压和频率，因此，逆变器在很大程度上影响着微电网的电能质量。传统下垂控制通过调整逆变器输出电压的幅值和频率均分负荷功率，是微网稳定运行于孤岛模式时的关键技术，具有即插即用的优点。传统下垂控制认为逆变器等效线路阻抗呈感性，然而在实际微网中，通常采用低压传输线，等效线路阻抗主要呈阻性，若依旧采用传统的下垂控制将引起严重的功率耦合，将降低系统的运行效率。采用虚拟阻抗法可以实现功率解耦，使传统下垂控制依旧适用。而线路阻抗往往存在不匹配的情况，导致逆变器输出电压差的出现，而很小的电压差就将造成较大的无功功率均分误差，引起系统无功环流，这将增大系统损耗、降低电能质量。

国内外许多学者提出了改进方法：通过将逆变器输出阻抗设计为阻性，以降低功率耦合，这种方法需要有效值环补偿因缺少积分项造成的过增益现象，这将增加系统的复杂性，不适用于实际应用中；采用虚拟阻抗技术使逆变器输出阻抗与额定容量相匹配，可以降低无功功率均分误差，这种方法需要检测线路阻抗参数，这将是个非常麻烦且不具操作性的问题；通过检测线路阻抗造成的电压降落，将其补偿到功率控制策略中以实现无功功率均分，这种方法在孤岛运行前必须在并网时获取补偿参数，存在局限性。

(三)发明内容

基于现有技术中存在的不足，本发明的目的是针对低压微网中线路阻抗呈阻性及存在线路阻抗差，导致功率严重耦合、无功功率均分误差较大的问题，提供一种基于虚拟感抗的改进型下垂控制技术。采用本发明的实现并联逆变器无功均分的虚拟感抗调节器及控制方法，无需检测线路阻抗参数就能够实现功率解耦和消除线路阻抗差异，在保留下垂控制的优点的同时使无功功率按照下垂系数精确分配，保证微网孤岛运行时的稳定性。

本发明的基本思路是：由于在微电网中通常采用低压传输线，并联的逆变器等效线路阻抗主要呈阻性，若依旧采用传统的下垂控制将引起严重的功率耦合，从而降低系统的运行效率。实现无功功率均分的条件是等效线路阻抗与逆变器额定输出功率相匹配，然而线路阻抗往往出现不匹配的情况，难以满足无功功率实现均分的条件，这将产生并联逆变器的输出电压差，导致无法精确分配无功功率。通过引入基准虚拟感抗，可以使逆变器等效输出阻抗在基频(频率为50Hz)处基本呈现出感性，可见若引入一个起决定性作用的基准虚拟感抗就能够将等效线路阻抗设计呈感性，实现功率解耦，使传统下垂依旧适用于低压微网的环境。并且加装虚拟感抗调节器于本地控制器中，采用逆变器输出无功功率调节虚拟感抗的大小，消除线路阻抗差异，且不用检测线路阻抗参数，就能缩减逆变器输出电压差，实现功率均分。

本发明的目的通过以下技术方案达到：

虚拟感抗调节器安装在低压微网逆变器并联电路的每一个逆变器的本地控制器中，本地控制器通过低带宽通信线与微网中心控制器实现互联。