[发明专利]一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法

摘要

本发明公开了一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法，本发明首先建立了DG等效谐波阻抗与DG剩余容量之间的下垂关系，即Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系，根据各DG的剩余容量差异化各DG的等效谐波阻抗。将Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系和通过检测DG中逆变器实际输出的h次三相谐波电流控制逆变器实际输出的h次三相谐波电压的谐波阻抗控制方法相结合，使DG实际的等效谐波阻抗满足Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系，实现按照DG的剩余容量分配谐波功率的目标。本发明的控制算法更为简洁，运算量更小，设计的DG等效谐波阻抗也更为合理。

主权项

1.一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，在孤岛微电网中各DG安装之后，测量出第k个DG对应的基波馈线阻抗Z_{lk_f}和h次谐波馈线阻抗Z_{lk_h}；步骤2)，测量得到第k个DG中逆变器实际输出的经过DG中LC滤波环节之后的三相电流i_DGk和实际输出的三相电压v_DGk，对i_DGk和v_DGk滤波之后得到各自的基波分量i_{DGk_f}和v_{DGk_f},对i_{DGk_f}和v_{DGk_f}进行abc/dq坐标变换得到逆变器输出基波电流和基波电压的dq分量I_{DGk_f_d}、I_{DGk_f_q}、V_{DGk_f_d}和V_{DGk_f_q}，并计算得到第k个DG中逆变器输出的基波有功功率和基波无功功率的实际值P_{DGk_f}和Q_{DGk_f}；步骤3)，将步骤2)中得到的第k个DG中逆变器输出的基波有功功率和基波无功功率的实际值P_{DGk_f}和Q_{DGk_f}代入到基波下垂控制策略中，得到第k个DG中逆变器输出电压的频率f_DGk和幅值V_{DGk_f}，将频率f_DGk乘以2π并将结果对时间积分得到相位θ，然后令第k个DG中逆变器输出的d轴电压分量为V_{DGk_f}，并令其输出的q轴电压分量为0，通过dq/abc坐标变换得到abc坐标系下第k个DG中逆变器输出的基波电压的参考值v^*_{DGk_f}；步骤4)，根据步骤2)得到的第k个DG中逆变器输出的基波有功功率和基波无功功率的实际值P_{DGk_f}、Q_{DGk_f}及给定的第k个DG的额定容量S_{DGk_rated}计算得到第k个DG的剩余容量S_{DGk_remaining}；步骤5)，建立第k个DG的h次等效谐波阻抗与其剩余容量之间的下垂关系，即Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系，将步骤4)得到的第k个DG的剩余容量S_{DGk_remaining}代入Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系中，得到期望实现的第k个DG的h次等效谐波阻抗Z_{DGk_h_eq}；步骤6)，将步骤5)得到的Z_{DGk_h_eq}减去步骤1)得到的第k个DG对应的h次谐波馈线阻抗Z_{lk_h}，得到需要在第k个DG中引入的h次虚拟谐波阻抗Z_{vk_h}；步骤7)，对步骤2)测量得到的第k个DG中逆变器实际输出的三相电流i_DGk进行滤波，得到其实际输出的h次三相谐波电流i_{DGk_h}，将i_{DGk_h}与步骤6)得到的Z_{vk_h}相乘然后取结果的相反数，作为第k个DG中逆变器输出的h次谐波电压的参考值v^*_{DGk_h}；步骤8)，将步骤3)得到的第k个DG中逆变器输出的基波电压的参考值v^*_{DGk_f}与步骤7)得到的第k个DG中逆变器输出的h次谐波电压的参考值v^*_{DGk_h}相加，考虑主要的低次谐波，即h＝5,7,11,13，则得到第k个DG中逆变器输出电压的参考值v^*_DGk，对v^*_DGk进行abc/αβ坐标变换，得到v^*_DGk在αβ坐标系下的分量v^*_{DGk_α}和v^*_{DGk_β}，作为电压外环的参考；步骤9)，对步骤2)测量得到的第k个DG中逆变器实际输出的三相电压v_DGk进行abc/αβ坐标变换，得到v_DGk在αβ坐标系下的分量v_{DGk_α}和v_{DGk_β}，将步骤8)得到的v^*_{DGk_α}和v^*_{DGk_β}分别减去v_{DGk_α}和v_{DGk_β}，将所得结果分别输入PR控制器中，将PR控制器的输出结果分别作为电流内环的参考i^*_{Lfk_α}和i^*_{Lfk_β}；步骤10)，经过测量得到第k个DG中逆变器侧滤波电感L_fk上的电流i_Lfk，对i_Lfk进行abc/αβ坐标变换，得到i_Lfk在αβ坐标系下的分量i_{Lfk_α}和i_{Lfk_β}，将步骤9)中得到的i^*_{Lfk_α}和i^*_{Lfk_β}分别减去i_{Lfk_α}和i_{Lfk_β}，然后将所得结果分别输入比例系数为K_P的P控制器中，对P控制器的输出结果进行αβ/abc坐标变换得到abc坐标系下的调制信号，调制信号再经过PWM生成模块得到逆变器开关网络的开关控制信号，用于对逆变器进行控制。