一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，包括以下步骤：采集逆变器x的输出电压ux和输出电流ix；计算逆变器x的平均有功功率Px和平均无功功率Qx；对平均有功功率Px和平均无功功率Qx进行处理，得到输出电压参考值urefx；将输出电压参考值urefx与逆变器x的输出电压ux作差，并经过电压调节器处理得到输出电流参考值irefx；将输出电流参考值irefx与逆变器x的输出电流ix作差，并经过电流调节器处理得到调制信号；调制信号经过调制模块得到逆变器x的开关管驱动信号。本发明专利技术的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，与现有技术中单独调节给定电压幅值或无功下垂系数的方法相比，具有更好的无功环流抑制效果及更快的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法
本专利技术属于微电网孤岛模式下分布式电源发电
，涉及一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法。
技术介绍
为了解决分布式电源容量小、数目多的特点给传统电网的控制和管理带来的问题，微电网结构应用而生。逆变器是分布式电源接入微电网的接口方式之一，当多台分布式电源接入微电网，就形成了多逆变器并联环境。微电网有并网和孤岛两种工作模式，在孤岛模式下，通常采用下垂控制方法来实现逆变器并联控制，若各逆变器输出电压的幅值、频率以及相角存在差异，会产生从一台逆变器流入另一台逆变器的环流，其中，引起无功功率不能按容量比值均分的环流分量称为无功环流。环流的存在严重影响电能质量、系统的稳定性以及设备的安全性，因此，解决环流问题是实现逆变器并联的先决条件。针对无功环流抑制，现有的方法是通过调节给定电压幅值或调节无功下垂系数来实现的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，与现有技术中单独调节给定电压幅值或无功下垂系数的方法相比，具有更好的无功环流抑制效果及更快的响应速度。本专利技术所采用的技术方案是，一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，包括以下步骤：步骤1，采集逆变器x的的输出电压ux和输出电流ix，其中x为逆变器的编号，取值为[0，n]；步骤2，根据平均功率计算方法计算得到逆变器x的平均有功功率Px和平均无功功率Qx；步骤3，采用下垂控制器对平均有功功率Px和平均无功功率Qx进行处理，得到逆变器x的输出电压参考值urefx；步骤4，将输出电压参考值urefx与逆变器x的输出电压ux作差，并经过电压调节器处理得到逆变器x的输出电流参考值irefx；步骤5，将输出电流参考值irefx与逆变器x的输出电流ix作差，并经过电流调节器处理得到调制信号；步骤6，调制信号经过调制模块进行调制处理得到逆变器x的开关管驱动信号，逆变器x的控制器根据开关管驱动信号对逆变器x进行控制，从而抑制环流。本专利技术的特点还在于，步骤2中采用传统乘积法、虚拟正交矢量计算法或积分平均法进行平均功率计算。步骤4中电压调节器为比例积分调节器、比例谐振调节器或重复控制调节器。步骤5中电流调节器为无差拍调节器、预测电流调节器或比例调节器。步骤3具体按照以下步骤实施：步骤3.1，下垂控制器分别根据平均有功功率Px求取逆变器x的输出电压参考值相位θx；和根据平均无功功率Qx求取逆变器x的输出电压参考值的幅值Umx；步骤3.2，下垂控制器根据输出电压参考值相位θx与输出电压参考值的幅值Umx得到逆变器x的输出电压参考值urefx。步骤3.1中下垂控制器根据平均有功功率求取输出电压参考值相位θx方法为：A，将逆变器x的平均有功功率Px与有功下垂系数KPx作乘，并用空载电压频率f*减去作乘后的结果KPx·Px；其中，有功下垂系数KPx按照以下方法求取：其中，fN和PNx分别为系统的额定频率以及额定有功功率；B，将步骤A中得到的差值f*-KPx·Px，经过积分器积分后得到输出电压参考值相位θx。步骤3.1中下垂控制器根据平均无功功率求取输出电压参考值的幅值Umx的方法为：A，将逆变器x输出平均无功功率Qx和给定无功参考值Qref相减，得到无功偏差ΔQx；其中，Qref根据负载的无功功率大小来确定，若负载需要无功为QL，由n台同容量逆变器提供，则Qref取值为QL/n；B，判断无功偏差的绝对值|ΔQx|是否大于给定无功偏差阈值ΔQref，ΔQref≤εQref，其中ε∈(5％～10％)，若|ΔQx|>ΔQref，则执行步骤C；否则，保持上一拍的无功下垂系数KQx的放大倍数K1'和空载电压幅值减小值K2'不变，按照公式：Umx＝(U*-K2')-Qx·KQx·K1'，计算输出电压参考值的幅值Umx，U*空载电压幅值；步骤C，根据公式：计算无功下垂系数KQx的放大倍数K1；和根据公式：计算空载电压幅值减小值K2；步骤D，判断无功下垂系数的放大倍数K1是否大于无功下垂系数的最大限值Kmax，若K1>Kmax，则令K1＝Kmax，然后按照公式：Umx＝(U*-K2)-Qx·KQx·Kmax计算逆变器输出电压参考值的幅值；否则按照公式Umx＝(U*-K2)-Qx·KQx·K1计算逆变器输出电压参考值的幅值。本专利技术的有益效果是针对多台单相电压源型逆变器并联系统，在保留传统下垂控制的功率自动均分特性的基础上，同时加入无功下垂系数与空载电压两种调节方式，提高了无功环流抑制的快速性与准确性，并且能够在仅使用本地信息的基础上降低无功环流，避免了因需要远距离输送信号而受到的地域限制。另外，这两种调节方式的加入，不会影响系统等效阻抗的阻感性，便于满足下垂控制条件。附图说明图1是本专利技术所依赖的多台逆变器并联的电路结构示意图；图2是本专利技术中多台单相电压源型逆变器并联控制的原理框图；图3是本专利技术中下垂控制的原理框图；图4是现有技术中针对传统有功下垂系数和无功下垂系数的计算原理图；图5是本专利技术方法中输出电压参考值的幅值Umx的求取方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，所依赖的多台逆变器并联电路结构，如图1所示，包括多个分布式电源，多个分布式电源经过逆变器、滤波器以及传输线路后并入公共交流母线，然后从公共交流母线向负载供电，负载可以是感性、容性、阻性或非线性；如图2、图3和图5所示，包括以下步骤：步骤1：采集逆变器x的的输出电压ux和输出电流ix，其中x为逆变器的编号，取值为[0，n]；步骤2，根据平均功率计算方法计算得到逆变器x的平均有功功率Px和平均无功功率Qx；其中，平均功率计算可以采用传统乘积法、虚拟正交矢量计算法或积分平均法；步骤3，采用下垂控制器对平均有功功率Px和平均无功功率Qx进行处理，得到逆变器x的输出电压参考值urefx；步骤3具体为：步骤3.1，下垂控制器分别根据平均有功功率Px求取逆变器x的输出电压参考值相位θx；和根据平均无功功率Qx求取逆变器x的输出电压参考值的幅值Umx；其中，输出电压参考值相位θx的求取方法为：A，将逆变器x的平均有功功率Px与有功下垂系数KPx作乘，并用空载电压频率f*减去作乘后的结果KPx·Px；其中，如图4(a)所示，有功下垂系数KPx按照以下方法求取：其中，fN和PNx分别为系统的额定频率以及额定有功功率；B，将步骤A中得到的差值f*-KPx·Px，经过积分器积分后得到输出电压参考值相位θx；输出电压参考值的幅值Umx的求取方法为：A，将逆变器x输出平均无功功率Qx和给定无功参考值Qref相减，得到无功偏差ΔQx；其中，Qref根据负载的无功功率大小来确定，若负载需要无功为QL，由n台同容量逆变器提供，则Qref取值为QL/n；B，判断无功偏差的绝对值|ΔQx|是否大于给定无功偏差阈值ΔQref，ΔQref≤εQref，其中ε∈(5％～10％)，若|ΔQx|>ΔQref，则执行步骤C；否则，保持上一拍的无功下垂系数KQx的放大倍数K1'和空载电压幅值减小值K2'不变，按照公式：Umx＝(U*-K2')-Qx·KQx·K1'，计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集逆变器x的的输出电压ux和输出电流ix，其中x为逆变器的编号，取值为[0，n]；步骤2，根据平均功率计算方法计算得到逆变器x的平均有功功率Px和平均无功功率Qx；步骤3，采用下垂控制器对平均有功功率Px和平均无功功率Qx进行处理，得到逆变器x的输出电压参考值uref x；步骤4，将输出电压参考值uref x与逆变器x的输出电压ux作差，并经过电压调节器处理得到逆变器x的输出电流参考值iref x；步骤5，将输出电流参考值iref x与逆变器x的输出电流ix作差，并经过电流调节器处理得到调制信号；步骤6，调制信号经过调制模块进行调制处理得到逆变器x的开关管驱动信号，逆变器x的控制器根据开关管驱动信号对逆变器x进行控制，从而抑制环流。

【技术特征摘要】
1.一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集逆变器x的的输出电压ux和输出电流ix，其中x为逆变器的编号，取值为[1，n]；步骤2，根据平均功率计算方法计算得到逆变器x的平均有功功率Px和平均无功功率Qx；步骤3，采用下垂控制器对平均有功功率Px和平均无功功率Qx进行处理，得到逆变器x的输出电压参考值urefx；具体步骤为：步骤3.1，下垂控制器分别根据平均有功功率Px求取逆变器x的输出电压参考值相位θx；求取输出电压参考值相位θx方法为：A，将逆变器x的平均有功功率Px与有功下垂系数KPx作乘，并用空载电压频率f*减去作乘后的结果KPx·Px；其中，有功下垂系数KPx按照以下方法求取：其中，fN和PNx分别为系统的额定频率以及额定有功功率；B，将步骤A中得到的差值f*-KPx·Px，经过积分器积分后得到输出电压参考值相位θx；和根据平均无功功率Qx求取逆变器x的输出电压参考值的幅值Umx；求取输出电压参考值的幅值Umx的方法为：A，将逆变器x输出平均无功功率Qx和给定无功参考值Qref相减，得到无功偏差ΔQx；其中，Qref根据负载的无功功率大小来确定，若负载需要无功为QL，由n台同容量逆变器提供，则Qref取值为QL/n；B，判断无功偏差的绝对值|ΔQx|是否大于给定无功偏差阈值ΔQref，ΔQref≤εQref，其中ε∈(5％～10％)，若|ΔQx|>ΔQref，则执行步骤C；否则，保持上一拍的无功下垂系数KQx的放大倍数K1'和空载电压幅值减小值K2'不变，按照公式：Umx＝(U*-K2...

【专利技术属性】
技术研发人员：任碧莹，郝金莉，孙向东，安少亮，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61