[发明专利]一种带电压谐波补偿的微电网电压扰动控制方法

摘要

本发明公开了一种带电压谐波补偿的微电网电压扰动控制方法，属于电气技术领域。本发明主要是将下垂控制、比例谐振控制以及谐波补偿控制同时作用在多台并联的逆变器上，在微电网电压出现波动的情况下，利用下垂控制均分无功功率调节扰动电压，还可以通过检测提取微电网电压中的高次谐波通过比例谐振控制进行一级的消除，再通过谐波补偿控制进行二级的再次消除，最终都通过电压形式经过PWM控制逆变器的输出，可以实时有效地改善间歇式、不稳定的电源运行特性，还可以同时调节电压扰动和谐波电压，起到稳定电压和消除电压谐波的作用，提升微电网的调控能力，从而提高微电网运行的稳定性和可靠性，同时增加了微电网的并网能力。

主权项

一种带电压谐波补偿的微电网电压扰动控制方法，所述的微电网由多个分布式发电单元DG、多个并联的分别带有LCL滤波器的电压源型逆变器VSI以及相应的线路阻抗组成；其特征在于：包括一级控制和二级控制；所述的一级控制：通过外环控制中的功率计算和下垂控制下得到的输出电压以及二级控制中得到的每个逆变器引起的电压偏差值产生内环控制的输入参考电压，再经过内环控制中的虚拟阻抗环进行一次电压谐波补偿、电压准比例‑谐振控制对电压的无静差跟踪并将输出的电流和二级控制中得到的谐波参考电流同时作用产生电流准比例‑谐振控制的输入参考电流，最后经过电流准比例‑谐振控制，产生PWM控制信号，进而控制逆变器的输出电压来控制微电网电压，具体包括如下内容：步骤A01：实时采集微电网在孤岛模式运行过程中的信息；包括每个LCL滤波器的三相电感电流iLa，iLb，iLc、每个逆变器的三相输出电压vCa，vCb，vCc、每个逆变器的三相输出电流ioa，iob，ioc；步骤A02：将各个逆变器的三相输出电压vCa，vCb，vCc，各个逆变器的三相输出电流ioa，iob，ioc，各个LCL滤波器的三相电感电流iLa，iLb，iLc均进行三相/两相坐标变换处理，将abc坐标系下的三相瞬时电压和三相瞬时电流变换为αβ坐标系下的瞬时电压vCα，vCβ和瞬时电流iLα，iLβ、ioα，ioβ；步骤A03：将各个逆变器的αβ坐标系下的瞬时电压vCα，vCβ和瞬时电流ioα，ioβ均输入到外环控制回路中，并分别计算出每个逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；步骤A04：在微电网孤岛模式下，根据每个逆变器输出的有功功率P和无功功率Q，通过在外环控制回路中采用P‑ω和Q‑E下垂控制方法得到内环控制回路中电压准比例‑谐振控制环的一个输入电压E和角频率ω；步骤A05：在内环控制回路中求取电压准比例‑谐振控制参考电压；步骤A05.1：将二级控制中得到的各逆变器分别引起的电压偏差值ΔE作为电压准比例‑谐振控制环的第二个输入电压，将用户预设的微电网电压参考值E*作为电压准比例‑谐振控制环的第三个输入电压，通过式(12)分别计算出微电网电压参考值E*的各偏差值E′； E′＝E*+ΔE‑E   (12)其中E*为用户预设的微电网电压参考值；步骤A05.2：根据微电网电压参考值的各偏差值E′及角频率ω，通过式(13)计算出第一电压准比例‑谐振控制参考电压值步骤A05.3：在内环控制回路中进行虚拟阻抗控制，通过式(14)计算出第二电压准比例‑谐振控制参考电压作为一次谐波补偿的参考电压；其中io(s)为每个逆变器的输出电流；Zd(s)为虚拟阻抗传递函数；步骤A05.4：根据第一电压准比例‑谐振控制参考电压和第二电压准比例‑谐振控制参考电压通过式(15)计算得到电压准比例‑谐振控制参考电压；步骤A06：在内环控制回路中，以电压准比例‑谐振控制参考电压为输入，进行电压准比例‑谐振控制，通过式(16)得到电流准比例‑谐振控制环的一个输入电流Iref； Iref＝VrefGv(s)   (16)其中GV(s)为电压准比例谐振控制器的传递函数；步骤A07：将二级控制中得到的二次谐波补偿参考电流值作为电流准比例‑谐振控制环的第二个输入，每个逆变器的αβ坐标系下的LCL滤波器瞬时电流iLα，iLβ作为电流准比例‑谐振控制环的第三个输入，通过式(17)计算出电流准比例‑谐振控制参考电流值步骤A08：在内环控制回路中，以电流准比例‑谐振控制参考电流值为输入，进行电流准比例‑谐振控制，由式(18)表示；其中GI(s)为电流准比例‑谐振控制器的传递函数；步骤A09：根据电流准比例‑谐振控制的输出结果Vin及各个LCL滤波器的电感值和电容 值，通过式(19)计算内环控制的输出电压VCα，VCβ，并经过两相/三相变换处理，将αβ坐标系下的瞬时电压VCα，VCβ变换为abc坐标系下的三相瞬时电压VCa，VCb，VCc，作为PWM载波电压；其中ioαβ代表各个逆变器的αβ坐标系下的瞬时输出电流ioa，ioβ；ZL(s)为LCL滤波器的电感值；ZC(s)为LCL滤波器的电容值；步骤A10：根据用户选择的调制波和PWM载波电压生成PWM波形，控制逆变器开关的通断，进而控制逆变器的输出电压大小；所述的二级控制：包括电压恢复部分和谐波补偿部分；其中电压恢复部分，将一级控制中各个逆变器输出的无功功率以及由微电网波动电压产生的无功功率偏差值作为整体统一均分，并经过再次的下垂控制得到补偿电压，输入到一级控制中，从而使得微电网电压得到恢复；谐波补偿部分，经过对谐波的提取、补偿产生补偿电流，并输入到一级控制中的内环控制中作为二次谐波补偿的参考电流。