CN108123478A - 一种低压微电网的逆变器控制方法 - Google Patents

一种低压微电网的逆变器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压微电网的逆变器控制方法，包括逆变器控制策略、下垂控制、PWM调制三个部分。本发明无需与其他的逆变器进行通信。在保证逆变器稳定运行的前提下，较高的电压环积分系数可使采用虚拟阻抗控制策略的逆变器输出阻抗呈阻性。在逆变器输出阻抗和线路阻抗呈阻性时，微电网中逆变器输出的有功功率通过幅值来调节，无功功率通过频率来调节。微电网并网运行时，通过增加幅值和频率微调实现有功功率和无功功率的无静差跟踪。

Description

一种低压微电网的逆变器控制方法
所属技术领域
本发明涉及一种逆变器控制方法，尤其涉及一种低压微电网的逆变器控制方法。
背景技术
分布式电源技术是未来能源技术发展的重要方向，但其在电网中的分散性使得难以对它们进行综合管理。而微电网是从系统的角度将多台分布式电源与负载组成单一的可控单元，只有一个接口与大电网相连。与单个的分布式电源相比，微电网更能充分发挥分布式电源的各项优势，实现大规模并网，同时向用户提供不间断电源（UPS）服务。目前，微电网越来越受到人们的关注。
在单个分布式电源中，并网逆变器常采用直接电流控制方法，但在孤岛运行时，存在控制模式切换的问题。为了克服这一问题，越来越多的研究采用间接电流控制方法，即采用电压控制型逆变器作为并网装置。在微电网中，对逆变器控制策略的研究大多集中在幅值和频率下垂控制方法上，在该控制方法中，各逆变器相互独立，在并网运行和独立（孤岛）运行时无需进行控制模式切换。
在低压微电网中，各台分布式电源与并联母线之间的线路阻抗主要呈阻性，而采用电感电流内环、输出电压外环的逆变器输出阻抗主要呈感性，这使得逆变器输出的有功功率、无功功率与逆变器输出电压的相位、幅值之间的耦合比较严重。虽然功率解耦控制策略适用于ＵＰＳ并联系统，但在低压微电网中，各分布式电源的距离较远且不固定，这造成各分布式电源与低压微电网之间的线路阻抗很难估算，而功率解耦需要预知线路阻抗与逆变器输出阻抗之和精确的阻感比例，因此功率解耦不能作为微电网中逆变器的控制策略。
发明内容
为了克服电网电压幅值、频率的测量精度对逆变器输出功率影响的难题，本发明提出一种低压微电网的逆变器控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
在逆变器控制策略中引入虚拟阻抗，在逆变器输出阻抗呈阻性时，则可采用简单的有功调幅、无功调频的下垂特性控制策略。在并网模式时，引入频率、幅值微调环使逆变器输出功率完全跟踪基准值。低压微电网的逆变器控制方法，包括逆变器控制策略、下垂控制、PWM调制三个部分。
所述逆变器由6个绝缘栅双极型IGBT开关管组成的桥式电路构成。
所述下垂控制是引入PI调节器微调电压幅值基准和频率基准，使并网运行的微电网在稳态工作时误差为０。
所述PWM调制根据数字信号控制器，调制出逆变桥的调制信号。
本发明的有益效果是：本发明无需与其他的逆变器进行通信。在保证逆变器稳定运行的前提下，较高的电压环积分系数可使采用虚拟阻抗控制策略的逆变器输出阻抗呈阻性。在逆变器输出阻抗和线路阻抗呈阻性时，微电网中逆变器输出的有功功率通过幅值来调节，无功功率通过频率来调节。微电网并网运行时，通过增加幅值和频率微调实现有功功率和无功功率的无静差跟踪。
附图说明
图1 低压微电网的结构。
图2 逆变器控制策略。
图3 整体控制框图。
具体实施方案
如图1所示，微电网由多个分布式电源系统构成，提供能量的分布式电源是如光伏电池、燃料电池、风电机组等无排放的新能源。由于分布式电源系统在位置上的分散性，使得分布式电源与本地母线之间存在一定的距离，造成它们之间存在一定的线路阻抗，电网正常时，静态开关Ｋ闭合，微电网处于并网运行状态；电网故障时，Ｋ断开，微电网处于独立运行状态。
如图2所示，逆变器采用瞬时输出电压外环，电压外环采用比例—积分（PI）调节器，PI调节器的输出作为电感电流瞬时值反馈的基准值；因为电感电流内环的主要作用是抑制LC的谐振尖峰，对电感电流跟踪的精度要求不高，所以内环采用比例调节器；在传统的瞬时电压外环、电感电流内环的基础上引入了阻性虚拟阻抗，可有效提高逆变器输出阻抗中的阻性分量。Ｌ和Ｃ分别为逆变器的滤波电感和滤波电容；Ｒ为引入的虚拟阻抗。
如图3所示，在静态开关Ｋ闭合之前，逆变器需要检测电网是否正常工作。如果电网正常，则首先通过锁相环将逆变器输出电压向电网电压锁相，在相位差小于一定值后，闭合Ｋ，逆变器处于并网运行状态；孤岛检测一旦检测出电网故障，则迅速切断Ｋ，此外将有功环、无功环的PI调节器切除，仅仅采用下垂控制，逆变器处于并联运行状态。

Claims (4)

1.一种低压微电网的逆变器控制方法，其特征在于：包括逆变器控制策略、下垂控制、PWM调制三个部分。
2.如权利要求1所述的低压微电网的逆变器控制方法，其特征在于所述逆变器由6个绝缘栅双极型IGBT开关管组成的桥式电路构成。
3.如权利要求1所述的低压微电网的逆变器控制方法，其特征在于所述下垂控制是引入PI调节器微调电压幅值基准和频率基准，使并网运行的微电网在稳态工作时误差为０。
4.如权利要求1所述的低压微电网的逆变器控制方法，其特征在于所述PWM调制根据数字信号控制器，调制出逆变桥的调制信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113852290A (zh) * 2021-10-19 2021-12-28 山东华天电气有限公司 一种实时的电压稳态误差恢复控制方法及系统

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