一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法，包括谐波下垂控制、功率下垂控制及电压控制。谐波下垂控制通过快速傅里叶FFT变换分频检测特征次谐波功率，根据谐波下垂特性，计算出逆变器输出的特征次谐波参考电压；功率下垂控制计算出基波参考电压；两者合成作为逆变器输出参考电压，从而有效地降低逆变器输出电压畸变，抑制逆变器间谐波环流，实现功率精确分配。本发明专利技术解决了非线性负荷大量接入并联系统时，系统电压畸变严重、谐波环流增大等问题，可有效应用于工业特种电源、UPS、分布式供能系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式发电、UPS、特种电源中的多逆变器并联系统领域，特别是。
技术介绍
为了更充分的利用分布式发电和可再生能源(如风能、太阳能、潮汐能等)，采用微电网的形式组织其接入，并以孤岛或并网的形式运行，已成为当前新能源发电领域的研究热点。由于负荷容量的提高和电力电子器件容量的限制，分布式电源普遍采用逆变器并联的方式接入微电网。因此，逆变器的稳定并联运行将极大提高微电网系统的整体容量和可靠性。针对多逆变器并联运行带线性负荷、输出电压未发生畸变情况下的逆变器均流问题，虚拟阻抗技术被提出并应用到多逆变器并联控制系统中。通过引入虚拟阻抗重新设计逆变器等效输出阻抗成阻性或感性，并根据等效输出阻抗的特性设计下垂控制器，在抑制基波环流和实现功率精确分配方面达到了很好的控制效果。但逆变器并联运行时开关管的高频动作、非线性负荷和含谐波的配电网等，都可能对逆变器输出电压造成影响，使逆变器输出电压产生畸变，并在逆变器间产生谐波环流，影响逆变器间功率精确分配。此时，若再采用虚拟阻抗技术设计逆变器等效输出阻抗成阻性或感性，则无法抑制逆变器间谐波环流，实现逆变器间功率精确分配，得不到很好的控制效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的 技术问题是，针对现有技术不足，提供，解决现有方法应用于多逆变器并联系统带非线性负荷运行时，逆变器输出电压产生畸变，导致逆变器间产生谐波环流，逆变器间功率分配精度低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:，包括带非线性负荷的多逆变器并联系统，所述多逆变器并联系统包括若干个并联的逆变器，所述逆变器包括直流电源、逆变电路、LC滤波电路、线路阻抗、处理器、驱动保护电路；所述直流电源、逆变电路、LC滤波电路依次连接，所述LC滤波电路通过线路阻抗接入交流母线；所述处理器输入端与所述LC滤波电路连接；所述处理器输出端与所述驱动保护电路输入端连接；所述逆变电路包括两个并联的桥臂，所述桥臂由两个全控型功率器件串联组成，所述驱动保护电路驱动所述逆变电路中的全控型功率器件，该方法为:I)在每个采样周期的起始点，处理器将LC滤波电路滤波电容电压U。和滤波电容电流i。、线路电流i。分别进行采样与处理；2)将LC滤波电路电容电压U。移相90°后，与线路电流i。相乘得到虚拟瞬时无功功率q，LC滤波电路电容电压U。与线路电流i。相乘得到瞬时有功功率P ;3)瞬时有功功率P经数字低通滤波得到逆变器基波有功功率平均值P，虚拟瞬时无功功率q经数字带通滤波得到逆变器基波无功功率平均值Q ;4)对逆变器空载输出参考电压幅值E'空载参考角频率ω'基波有功功率平均值P、基波无功功率平均值Q进行功率下垂控制，计算得出基波参考电压Uri ；5)对瞬时有功功率P和虚拟瞬时无功功率q进行快速傅里叶变换FFT，得到逆变器h次谐波的有功功率平均值Ph和无功功率平均值Qh ；6)对逆变器空载参考角频率ω*与h次谐波的有功功率平均值Ph、无功功率平均值Qh进行h次谐波下垂控制运算，得到逆变器输出h次谐波参考电压的有效值Eh和角频率wh ；7)由h次谐波参考电压的有效值Eh和角频率coh合成得到h次谐波参考电压Uril ;8)将h次谐波参考电压Uril和基波参考电压Urt进行叠加，得到逆变器输出参考电压Ur ；9)引入虚拟电阻Rv，将逆变器输出参考电压减去线路电流i。与虚拟电阻Rv的乘积，得到LC滤波电路电容电压参考值< ；10) LC滤波电路电容电压参考值 < 和LC滤波电路滤波电容电压U。经过准谐振控制，得到LC滤波电路电容电流的参考值i。* ；IDLC滤波电路电容电流的参考值i/和滤波电容电流i。经过比例调节得到SPWM调制波d，SPWM调制波和三角载波进行双极性调制，得到全控型功率器件的占空比信号，经驱动保护电路，控制全控型 功率器件的开通与关断。所述步骤3)中，逆变器基波有功功率平均值P、基波无功功率平均值Q的表达式为:Λ) D _ wQ I 一LfI°, Q: ( -- κ--rf (S + T )(5 + )其中，ω。为数字低通滤波器的截止频率，τ为暂态下垂时间常数，0.95〈 τ〈1.05，s为复频率。所述步骤4)中，基波参考电Surt计算公式为:url = 4 {Ε* -U1P)sin((e/ + MlQJt)其中，Hi1和Ii1为功率下垂控制的下垂系数。所述步骤6)中，逆变器输出h次参考谐波电压的有效值Eh和角频率《,的计算公式为: UO, = hoi —mhQh{ h，IΛ'/, = -Λ其中，mh和nh为h次谐波的下垂系数。所述步骤7)中，h次谐波参考电压Uril计算公式为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法，包括带非线性负荷的多逆变器并联系统，所述多逆变器并联系统包括若干个并联的逆变器，所述逆变器包括直流电源、逆变电路、LC滤波电路、线路阻抗、处理器、驱动保护电路；所述直流电源、逆变电路、LC滤波电路依次连接，所述LC滤波电路通过线路阻抗接入交流母线；所述处理器输入端与所述LC滤波电路连接；所述处理器输出端与所述驱动保护电路输入端连接；所述逆变电路包括两个并联的桥臂，所述桥臂由两个全控型功率器件串联组成，所述驱动保护电路驱动所述逆变电路中的全控型功率器件，其特征在于，该方法为：1）在每个采样周期的起始点，处理器将LC滤波电路滤波电容电压uo和滤波电容电流ic、线路电流io分别进行采样与处理；2）将LC滤波电路电容电压uo移相90°后，与线路电流io相乘得到虚拟瞬时无功功率q，LC滤波电路电容电压uo与线路电流io相乘得到瞬时有功功率p；3）瞬时有功功率p经数字低通滤波得到逆变器基波有功功率平均值P，虚拟瞬时无功功率q经数字带通滤波得到逆变器基波无功功率平均值Q；4）对逆变器空载输出参考电压幅值E*、空载参考角频率ω*、基波有功功率平均值P、基波无功功率平均值Q进行功率下垂控制，计算得出基波参考电压ur1；5）对瞬时有功功率p和虚拟瞬时无功功率q进行快速傅里叶变换FFT，得到逆变器输出的h次谐波的有功功率平均值Ph和无功功率平均值Qh；6）对逆变器空载参考角频率ω*与h次谐波的有功功率平均值Ph、无功功率平均值Qh进行h次谐波下垂控制运算，得到逆变器输出h次谐波参考电压的有效值Eh和角频率ωh；7）由h次谐波参考电压的有效值Eh和角频率ωh合成得到h次谐波参考电压urh；8）将h次谐波参考电压urh和基波参考电压ur1进行叠加，得到逆变器输出参考电压ur；9）引入虚拟电阻Rv，将逆变器输出参考电压ur减去线路电流io与虚拟电阻Rv的乘积，得到LC滤波电路电容电压参考值u*r；10）LC滤波电路电容电压参考值u*r和LC滤波电路滤波电容电压uo经过准谐振控制，得到LC滤波电路电容电流的参考值ic*；11）LC滤波电路电容电流的参考值ic*和滤波电容电流ic经过比例调节得到SPWM调制波d，SPWM调制波和三角载波进行双极性调制，得到全控型功率器件的占空比信号，经驱动保护电路，控制全控型功率器件的开通与关断。...

【技术特征摘要】
1.一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法，包括带非线性负荷的多逆变器并联系统，所述多逆变器并联系统包括若干个并联的逆变器，所述逆变器包括直流电源、逆变电路、LC滤波电路、线路阻抗、处理器、驱动保护电路；所述直流电源、逆变电路、LC滤波电路依次连接，所述LC滤波电路通过线路阻抗接入交流母线；所述处理器输入端与所述LC滤波电路连接；所述处理器输出端与所述驱动保护电路输入端连接；所述逆变电路包括两个并联的桥臂，所述桥臂由两个全控型功率器件串联组成，所述驱动保护电路驱动所述逆变电路中的全控型功率器件，其特征在于，该方法为: 1)在每个采样周期的起始点，处理器将LC滤波电路滤波电容电压U。和滤波电容电流i。、线路电流i。分别进行采样与处理； 2)将LC滤波电路电容电压U。移相90°后，与线路电流i。相乘得到虚拟瞬时无功功率q，LC滤波电路电容电压U。与线路电流i。相乘得到瞬时有功功率P ； 3)瞬时有功功率P经数字低通滤波得到逆变器基波有功功率平均值P，虚拟瞬时无功功率q经数字带通滤波得到逆变器基波无功功率平均值Q ; 4)对逆变器空载输出参考电压幅值E'空载参考角频率ω*、基波有功功率平均值P、基波无功功率平均值Q进行功率下垂控制，计算得出基波参考电压Uri ； 5)对瞬时有功功率P和虚拟瞬时无功功率q进行快速傅里叶变换FFT，得到逆变器输出的h次谐波的有功功率平均值Ph和无功功率平均值Qh ；6)对逆变器空载参考角频率ω*与h次谐波的有功功率平均值Ph、无功功率平均值Qh进行h次谐波下垂控制运算，得到逆变器输出h次谐波参考电压的有效值Eh和角频率； 7)由h次谐波参考电压的有效值E...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，陈燕东，彭自强，周乐明，周洁，谢宁，黄媛，金国彬，陈智勇，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：