[发明专利]串联型分布式能源系统的反下垂控制方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种串联型分布式能源系统的反下垂控制方法、装置及系统，该装置包括反下垂功率控制模块和电压电流双闭环控制模块，反下垂功率控制模块获取输出电流和LC滤波器的电容电压，计算分布式发电单元的功率因数；利用功率因数和反下垂功率控制系数，计算分布式发电单元的角频率，生成分布式发电单元的瞬时电压参考值，输出至电压电流双闭环控制模块；电压电流双闭环控制模块将分布式发电单元的瞬时电压参考和LC滤波器的电容电压的差值与闭环控制传递函数相乘，得到内部闭环控制器的参考电流，将内部闭环控制器的参考电流和分布式发电单元的输出电流的差值与内部闭环比例系数相乘，得到分布式发电单元PWM控制的参考电压。

技术领域

本公开涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种串联型分布式能源系统的反下垂控制方法、装置及系统。

背景技术

基于可再生能源和分布式发电的分布式发电系统日益大规模接入现代社会电力系统。多个分布式发电单元如光伏电池板、储能电池，并联可以形成自治孤岛运行的并联型分布式发电系统，分布式发电单元间需要合理负荷功率分配避免单个分布式发电单元过载。

基于有功功率-频率下垂和和无功功率-电压幅值下垂原理的分布式功率控制方法已经被广泛研究。这种方法通过模拟下垂控制同步发电机的输出特性行为去获得功率分配。随着多电平级联H桥功率变换器技术的快速发展，多个基于H桥功率变换技术的分布式发电单元组成串联型分布式发电系统具有很多优势。这种串联型分布式发电结构能够通过低压功率模块串联集成中压电力系统，避免了分布式发电单元在直流侧的大容量串联以及大功率DC/DC变换器的投资，每个分布式发电单元具有独立的有功无功功率控制，无需闭环线电流检测及跟踪控制，能够提高分布式发电系统在并网和离网运行情况下的灵活性、可靠性和经济性。目前缺乏对串联型分布式发电系统在自治孤岛模式下运行的控制方法研究。

因此，如何无需分布式发电单元相互通讯就能够自动准确分配负荷功率的串联型分布式能源系统的反下垂控制方法，仍是待解决的技术问题。

发明内容

针对的问题，本公开提供了一种串联型分布式能源系统的反下垂控制方法、装置及系统，采用功率因数-频率反下垂控制原理，无需分布式发电单元相互通讯就能够自动准确分配负荷功率，而且功率分配的准确性对线路阻抗的变化不敏感，更具工程实用性和灵活性，能够提高分布式发电系统在并网和离网运行情况下的灵活性、可靠性和经济性。

本公开所采用的技术方案是：

一种串联型分布式能源系统的反下垂控制装置，该装置包括：

反下垂功率控制模块，被配置为获取分布式发电单元的输出电流和LC滤波器的电容电压，采用低通滤波器计算分布式发电单元的功率因数；利用功率因数和反下垂功率控制系数，计算分布式发电单元的角频率，对分布式发电单元的角频率求积分，并计算该积分值的余弦值与额定电压幅值的乘积，生成分布式发电单元的瞬时电压参考值，输出至电压电流双闭环控制模块；

电压电流双闭环控制模块，被配置为接收反下垂功率控制模块发送的分布式发电单元的瞬时电压参考值，将分布式发电单元的瞬时电压参考和LC滤波器的电容电压的差值与闭环控制传递函数相乘，得到内部闭环控制器的参考电流，将内部闭环控制器的参考电流和分布式发电单元的输出电流的差值与内部闭环比例系数相乘，得到分布式发电单元PWM控制的参考电压，输出至分布式发电单元的直流侧。

进一步的，所述电压电流双闭环控制模块包括外环电压控制模块和内环电流控制模块，其中：

所述外环电压控制模块，被配置为接收反下垂功率控制模块发送的分布式发电单元的瞬时电压参考值，将分布式发电单元的瞬时电压参考值与LC滤波器的电容电压做差，并将该差值与闭环控制传递函数相乘，得到内部闭环控制器的参考电流，输出至内环电流控制模块；