[发明专利]一种基于自适应虚拟阻抗的低压微网逆变器的控制方法

摘要

本发明属于微电网领域逆变电源领域，涉及低压阻性环境下逆变器功率输出控制与保护，具体为一种基于自适应虚拟阻抗的低压微网逆变器的控制方法，解决了背景技术中的问题，本发明中所述PQ功率解耦控制、所述暂态限流控制、所述稳态均流控制和所述功角协同控制下得到的所有开关管abc三相的矩形脉冲触发信号作用于三相斩波桥，进而实现了对低压微网下逆变器的功率控制。本发明在逆变器解耦下垂控制基础上构造了自适应虚拟阻抗，并据其变化强度调节功角进行协同控制，提高了逆变器并网时的功率均分程度与限流稳定性。

主权项

1.一种基于自适应虚拟阻抗的低压微网逆变器的控制方法，其特征在于，具体包括PQ功率解耦控制；所述PQ功率解耦控制为：采集三相斩波桥交流侧的输出电压信号V_o,abc与输出电流信号i_o,abc，然后对V_o,abc和i_o,abc分别进行Park变换得到d轴电压V_od、q轴电压V_oq、d轴电流i_od和q轴电流i_oq，Park变换所需相角为逆变器输出相角θ；将d轴电压V_od、q轴电压V_oq、d轴电流i_od和q轴电流i_oq通过截止频率为ω_c的低通滤波器，滤波后得到有功功率无功功率其中s为频域拉普拉斯变换；对有功功率P和无功功率Q进行解耦下垂控制，其中下垂系数为m和n，线路阻抗比为r；逆变器的额定角速度ω_ref与rn乘以无功功率Q的值之和减去m乘以有功功率P后再减去修正角速度Δω得到角速度参考值ω，即ω＝ω_ref‑mP+rnQ‑Δω，角速度参考值ω经过积分器得到逆变器输出相角θ；微网的电压值V₀减去rm乘以有功功率P后再减去n乘以无功功率Q再减去d轴虚拟阻抗压降E_d,vi得到逆变器d轴输出电压跟踪值即逆变器q轴输出电压参考值减去虚拟阻抗形成的q轴压降E_q,vi得到逆变器q轴输出电压跟踪值其中逆变器q轴输出电压参考值是根据应用场合设计的，且令将逆变器d轴输出电压跟踪值与d轴电压V_od、负的q轴虚拟阻抗压降E_q,vi与q轴电压V_oq分别作差经过逆变器电压、电流双环控制得到开关管控制信号dq，开关管控制信号dq再经过反Park变换得到开关管abc正弦信号，反Park变换所需相角为逆变器输出相角θ，最后经过SPWM触发器，得到所有开关管abc三相的矩形脉冲触发信号；其中所述d轴虚拟阻抗压降E_d,vi和所述q轴虚拟阻抗压降E_q,vi是通过暂态限流控制和稳态均流控制得到的,所述修正角速度Δω是通过功角协同控制得到的；所述暂态限流控制为：将d轴电流i_od经过截止频率为ω_c,hpf的高通滤波器再乘以高次抑制电阻的值和q轴电流i_oq经过截止频率为ω_c,hpf的高通滤波器再乘以高次抑制电抗的值相减得到d轴高次抑制压降即将d轴电流i_od经过截止频率为ω_c,hpf的高通滤波器再乘以的高次抑制电抗值和q轴电流i_oq经过截止频率为ω_c,hpf的高通滤波器再乘以高次抑制电阻的值相加得到q轴高次抑制压降所述截止频率为ω_c,hpf、高次抑制电阻高次抑制电抗是根据应用场合设计的，将d轴电流i_od和q轴电流i_oq的瞬时有效值减去逆变器的额定电流I_thresh，再取大于零的部分，即为逆变器输出电流超出逆变器额定流量部分，再乘以限负荷阻抗比例增益得到限负荷虚拟电阻即限负荷虚拟电阻乘以1/r得到限负荷虚拟电抗即所述限负荷阻抗比例增益是根据应用场合设计的；将限负荷虚拟电阻乘以d轴电流i_od的值减去q轴电流i_oq乘以限负荷虚拟电抗的值得到d轴限负荷压降即将q轴电流i_oq乘以限负荷虚拟电阻的值加上d轴电流i_od乘以d轴电流i_od得到q轴限负荷压降即d轴限负荷压降加上d轴高次抑制压降得到d轴总暂态限流控制压降，q轴限负荷压降加上q轴高次抑制压降得到q轴总暂态限流控制压降；所述稳态均流控制为：中央控制器向逆变器发送功率指令信号P^*/Q^*，将逆变器的有功功率P与中央处理器发送给逆变器的有功功率参考值P^*相减的值再除以逆变器的有功功率P，再经过一个比例系数为K_i·P的积分器得到馈线修正电阻将逆变器的有功功率P与中央处理器发送给逆变器的有功功率参考值P^*相减的值再除以逆变器的有功功率P，再经过一个比例系数为K_i·Q的积分器得到馈线修正电抗所述比例系数K_i·P是根据应用场合设计的，且K_i·Q＝K_i·P/r；所述Q^*为中央处理器发送给逆变器的有功功率参考值；将d轴电流i_od乘以馈线修正电阻的值减去q轴电流i_oq乘以馈线修正电抗的值得到d轴稳态均流压降即将q轴电流i_oq乘以馈线修正电阻的值减去d轴电流i_od乘以馈线修正电抗的值得到q轴稳态均流压降所述d轴虚拟阻抗压降E_d,vi则为d轴总暂态限流控制压降与d轴稳态均流压降之和，即所述q轴虚拟阻抗压降E_q,vi则为q轴总暂态限流控制压降与q轴稳态均流压降之和，即所述功角协同控制为：将限负荷虚拟电阻与馈线修正电阻相加的值经过一个比例系数为K_p·δ的微分器后，再经过截止频率为2π的低通滤波器得到修正角速度Δω；所述比例系数为K_p·δ是根据应用场合设计的；最终通过所述PQ功率解耦控制、所述暂态限流控制、所述稳态均流控制和所述功角协同控制下得到的所有开关管abc三相的矩形脉冲触发信号作用于三相斩波桥，进而实现了对低压微网下逆变器的功率控制。