[发明专利]一种并联级联变换器的微网结构及控制方法

说明书

本发明公开了一种并联级联变换器的微网结构及控制方法，包括：至少两个并联连接的分布式子系统，每一个分布式子系统通过与其相连的线路阻抗为区域负荷供电；所述分布式子系统包括若干级联连接的H桥逆变器，每一个H桥逆变器连接一个从控制器，所有从控制器均与主控制器连接。具有双层结构的主控制器主要产生分布式子系统内级联H桥单元的调制波信号。从控制器主要实现并网电流的过零点判断与载波交错调制，以得到每台H桥单元的PWM信号。本发明系统结构具有更高的组网灵活性，提高了系统整体的稳定性，本发明控制方法不仅降低了主控制器的计算负担，并且提高了分布式子系统的等效开关频率，提高了系统可靠性，改善了系统的电能质量。

技术领域

本发明属于分布式能源发电、电力电子控制技术和微电网技术领域，具体涉及一种并联级联变换器的微电网结构及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

可再生能源分布式发电较为分散，微电网可以将大量的中小容量的可再生能源分布式发电系统可靠地接入到电网中，实现安全、可靠、稳定、经济地运行，有利于可再生能源的充分利用。但是，可再生能源存在电压等级低、容量小、功率不稳定、独立向负荷提供可靠供电的能力有限以及对电网造成波动等问题，限制了其发展。使用合适的电力电子控制技术能够充分发挥微电网对于可再生能源的利用能力。

微电网一般运行在并网或者离网两种运行模式中，并网模式下，微电源一般受控为电流源；离网模式下，微电源一般受控为电压源，以维持离网系统的电压和频率稳定。离网运行模式下，微电网中的所有电源必须能够独立为本地负荷提供充足的电能，故在微电网中通常使用并联拓扑来提高系统容量。但是随着并联子系统的增加，单独的集中控制器将需要处理指数增长的采样变量、控制变量和控制目标，集中控制器的设计与配置将变得极为复杂，严重影响系统的可行性。

基于可再生能源与电力电子接口的分布式子系统中还存在电压等级较低的问题，常见的解决方法为采用串联或者级联逆变器作为分布式能源子系统的结构。然而在串联结构中，使用了大量的电感元件作为系统滤波设备，为了减少系统成本，减小系统占地面积，级联结构更加具有优势。在具有级联结构的分布式能源子系统中，通常使用H桥作为子模块以提升系统的电压等级。然而，级联H桥运行在频率较低的情况下，会向系统中注入大量的谐波，严重危害微电网电能质量，对用户负荷造成不良影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种并联级联变换器的微网结构及控制方法，实现了微电网功率合理分配，分布式子系统分散控制并且提高了微电网的电能质量。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种并联级联变换器的微网结构，包括：至少两个并联连接的分布式子系统，每一个分布式子系统通过与其相连的线路阻抗为区域负荷供电；所述分布式子系统包括若干级联连接的H桥逆变器。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种并联级联变换器的微网结构的控制方法，对每一个分布式子系统采用主控制器和多个从控制器集散控制方法，主控制器采用双层控制结构，其中一层采用下垂控制实现对分布式子系统功率的合理分配；另一层基于电压电流双闭环的电流跟踪控制，以实现并网电流无稳态静差；从控制器通过电压均分，对来自主控制器中的控制信号进行调整，分别得到每台级联H桥逆变器的调制波信号，随后与H桥逆变器各自的载波信号比较得到每台H桥逆变器的PWM控制信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

所提出的微电网结构，相对于传统微电网，具有更高的组网灵活性，提高了整体系统的稳定性，并且滤波电感元件的大量减少，降低了微电网系统的开发与运行成本。