[发明专利]一种基于分层电压控制的级联H桥变流器柔性并网方法

权利要求书

1.一种基于分层电压控制的级联H桥变流器柔性并网方法，其特征在于，变流器由k个相互级联的逆变器首尾连接组成，直流侧为电池，并采用中央控制器与本地控制器相结合的分层控制方法，实现低压电源友好型并网，并实现并离网切换操作，包括以下步骤：

(1)将级联H桥变流器看成一个整体，中央控制器采用下垂控制方法，采集并网点电压和电流信息，实现并网点的频率和电压下垂控制；并且通过中央控制器收集各直流侧电池的SoC信息，通过SoC信息计算每个级联H桥的有功和无功功率的参考值，由此计算每个级联H桥的功率因数和视在功率的参考；包括以下步骤：

a)中央控制器通过功率计算，计算得到级联H桥变流器并网点的有功功率和无功功率；以计算得到的有功功率和无功功率分别进行有功-频率下垂控制和无功-幅值下垂控制，并且下垂控制器均采用PI控制器，由此计算得到级联H桥并网点(PCC)的角频率和电压幅值；

b)同时，中央控制器收集各个电池的SoC信息，通过SoC信息确定每个级联H桥的参考有功功率和参考无功功率比例系数，将得到的比例系数与给定的参考值相乘得到每个级联H桥的参考有功功率与无功功率，进一步计算得到每个级联H桥的功率因数参考值和视在功率参考值；

上述两步骤计算得到的参考值，通过低带宽通信的方式发送到各个级联H桥；

(2)本地控制器接收中央控制器发送的信息，并依此进行二次调节，实现级联H桥间的功率分配；包括以下步骤：

a)本地控制器采集各自的电容电压、并网电流和电容电流，利用电容电压和并网电流计算得到每个级联H桥的有功功率和无功功率，由此再计算得到每个级联H桥的功率因数和视在功率；

b)本地控制器接收到中央控制器发送的参考值，利用计算得到的功率因数和视在功率，分别进行功率因数-频率反下垂控制和视在功率-幅值下垂控制，控制器均采用PI控制器；结合中央控制器下垂控制计算得到的角频率和电压幅值，得到每个级联H桥的角频率和电压幅值参考值，依此合成电压参考值；

根据中央控制器和本地控制器生成的电压参考值，对每个级联H桥的电容电压和电容电流进行双闭环跟踪控制；

(3)当接受到孤岛操作指令时，中央控制器修改控制方法，实现无缝切换，利用本地控制器实现级联H桥间的功率分配；包括以下步骤：接收到孤岛操作指令时，保存当前中央控制器下垂控制计算得到的角频率和电压幅值数值，并不再进行下垂控制的计算；并且将PCC点计算得到的平均有功功率和无功功率替代下垂控制给定的有功功率参考和无功功率参考，以实现孤岛运行模式下每个级联H桥仍按给定实现功率分配，此时不需要更改本地控制器。