CN112751356B - 一种均流控制方法及逆变器 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种均流控制方法及逆变器，其中，该方法包括：逆变器获取自身输出的电压信号和电流信号；根据该电压信号和电流信号确定有功功率，基于有功‑频率下垂控制策略确定有功功率对应的参考相位；根据该电流信号和预设虚拟阻抗确定交流压降；根据参考相位将交流压降变换至同步旋转坐标系得到直流压降；对直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角；根据参考相位与电压矢量相角确定电压相位参考值；根据电压矢量幅值和电压相位参考值变换至静止坐标系得到目标交流电压；根据目标交流电压调节自身的输出电压。由此实现对于分布式发电系统中各分布式电源的均流控制。
Description
技术领域
本申请涉及分布式发电技术领域，具体涉及一种均流控制方法及逆变器。
背景技术
分布式发电系统，是指由多台小型发电设备联合组网共同向负载供电的电力系统，其中小型发电设备包括但不限于光伏发电设备、电力储能设备、燃料电池设备以及微型热电联产设备等；这些小型发电设备部署方式灵活，无需集中布置，又被称为分布式电源。图1为一种示例性的分布式发电系统的结构示意图，如图1所示，各分布式电源通过独立的输配线路连接于公共连接点(point of common coupling，PCC)向系统负载供电，该系统负载可以为集中式负载，也可以为分布式负载。
在分布式发电系统中，各分布式电源共同维持系统稳定运行，即各分布式电源输入的总有功功率和总无功功率分别等于输配线路和系统负载消耗的总有功功率和总无功功率，由此避免因输入功率和输出功率之间存在偏差而导致系统失稳。在此基础上，为了进一步提升分布式发电系统的整体性能，还需要对各分布式电源进行均流控制，即保证各分布式电源之间有功功率和无功功率的均分。
目前，相关技术主要通过以下方式实现对于各分布式电源的均流控制：针对分布式发电系统中每个分布式电源分别设置一个均流控制器，均流控制器采集与分布式电源串联的逆变器输出的有功功率和无功功率，基于有功-频率下垂控制确定期望频率ω，基于无功-电压下垂控制确定期望电压幅值E，进而通过电压控制单元和脉冲宽度调制单元，控制逆变器产生频率为ω且幅值为E的交流电压。然而，这种实现方式通常难以较好地实现对于无功功率的均流控制，其原因在于，分布式电源的无功功率与接入点电压相关，在实际应用中受实际环境条件的影响，各分布式电源的接入点与PCC之间输配线路的阻抗通常存在较大差异，由此会导致各分布式电源的接入点电压存在较大差异，故无法较好地实现对于无功功率的均流控制。
综上，如何有效地实现对于分布式发电系统中各分布式电源的均流控制，已成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种均流控制方法及逆变器，能够有效地对分布式发电系统中各分布式电源进行均流控制。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种均流控制方法，该方法应用于分布式发电系统，该分布式发电系统包括：分布式电源以及该分布式电源配套的逆变器，逆变器通过其对应的输配线路连接至公共连接点，以为分布式发电系统中的负载供电。在实际应用中，分布式发电系统中的逆变器通过本申请实施例提供的均流控制方法对自身的输出电压进行调节，从而实现对于分布式电源的均流控制。
具体的，该均流控制方法包括：逆变器获取自身输出的电压信号和电流信号；根据所获取的电压信号和电流信号确定有功功率，并基于有功-频率下垂控制策略确定与该有功功率对应的参考相位；根据电流信号和预设虚拟阻抗确定交流压降；然后，根据该参考相位将该交流压降变换至同步旋转坐标系得到直流压降，对该直流压降进行调节，并根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角；进而，根据参考相位和电压矢量相角确定电压相位参考值；根据电压矢量幅值和电压相位参考值变换至静止坐标系得到目标交流电压；最终，根据该目标交流电压对自身的输出电压进行调节。
上述均流控制方法在进行均流控制的过程中，通过等效串联虚拟阻抗的方式抑制输配线路阻抗造成的影响，从而提升对于无功功率的均流控制精度。此外，为了在保证均流控制精度的同时保证电压不出现大幅跌落，本申请提供的均流控制方法进一步将因串联虚拟阻抗产生的电压控制分量变换至同步旋转坐标系，实现有功分量和无功分量的解耦，对解耦得到的直流压降进行调节后，再通过电压矢量的合成计算得到用于调节逆变器输出电压的目标交流电压，由此实现对于因等效串联虚拟阻抗产生的压降的补偿，在保证分布式发电系统的均流控制精度的同时，保证分布式发电系统的供电可靠性。
此外，相比利用独立的上位机对逆变器进行均流控制的实现方式，本申请提供的均流控制方法直接利用逆变器本身实现均流控制，无需额外地设置逆变器与上位机之间的通讯系统，因而可以避免因通讯系统故障或延时对均流控制性能产生影响。并且，对分布式发电系统进行扩容时，可以实现分布式电源的“即插即用”，即直接将分布式电源与逆变器接入分布式发电系统即可实现扩容，无需增设上位机，更无需布置上位机与逆变器之间的通讯线路；相应地，将分布式电源从分布式发电系统中切出时，也无需对通讯线路进行更改，为分布式电源的接入和切出带来了极大的便利。
在本申请实施例第一方面的第一种实现方式中，逆变器将交流压降变换至同步旋转坐标系得到的直流压降包括d轴分量和q轴分量，相应地，逆变器可以对d轴分量和q轴分量分别进行调节；进而，根据预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定电压矢量幅值；根据参考电压矢量中的无功分量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定电压矢量相角。
如此，通过对d轴分量和q轴分量分别进行调节，实现对解耦得到的有功分量和无功分量的调节；基于预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量，分别确定后续合成目标交流电压所需的电压矢量幅值和电压矢量相角，由此有效地防止因等效串联虚拟阻抗而导致的电压大幅跌落，保障分布式发电系统的稳定性。
在本申请实施例第一方面的第二种实现方式中，当本申请实施例提供的均流控制方法所应用的分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，逆变器输出的电压信号相应地为三相交流电压信号，逆变器输出的电流信号相应地为三相交流电流信号。此时，逆变器可以通过以下方式等效串联虚拟阻抗：即计算电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到三相交流压降作为上述交流压降，此处的预设虚拟阻抗矩阵为3*3矩阵；进而，再根据参考相位将三相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到对应的直流压降。
如此，通过计算三相交流电流信号与大小为3*3的预设虚拟阻抗矩阵的乘积，实现虚拟阻抗的等效串联，从而抑制分布式发电系统中输配线路阻抗对于无功功率调节造成的影响，提升三相交流分布式发电系统中对于无功功率的均流控制精度。
在本申请实施例第一方面的第三种实现方式中，当本申请实施例提供的均流控制方法所应用的分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，逆变器输出的电压信号相应地为三相交流电压信号，逆变器输出的电流信号相应地为三相交流电流信号。此时，逆变器可以通过以下方式等效串联虚拟阻抗：将电流信号先变换至两相静止坐标系得到两相交流电流信号，然后计算两相交流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到两相交流压降作为上述交流压降，此处的预设虚拟阻抗矩阵为2*2矩阵；进而，再根据参考相位将两相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到对应的直流压降。
如此，通过将三相交流电流信号变换至两相静止坐标系得到两相交流电流信号，再计算两相交流电流信号与大型为2*2的预设虚拟阻抗矩阵的乘积，实现虚拟阻抗的等效串联，从而抑制分布式发电系统中输配线路阻抗对于无功功率调节造成的影响，提升三相交流分布式发电系统中对于无功功率的均流控制精度。
在本申请实施例第一方面的第四种实现方式中，上述第二种实现方式和第三种实现方式中提及的预设虚拟阻抗矩阵可以为对角矩阵，该预设虚拟阻抗矩阵的对角线元素是根据预设虚拟阻抗确定的，而预设虚拟阻抗大于分布式发电系统中任一逆变器的接入点与PCC之间输配线路的阻抗。
如此，通过设置预设虚拟阻抗大于分布式发电系统中任一逆变器的接入点与PCC之间输配线路的阻抗，保证等效串联虚拟阻抗的方式能够更为有效地抑制分布式发电系统中输配线路阻抗对于无功功率调节造成的影响，即将预设虚拟阻抗设置得足够大时，分布式发电系统中输配线路阻抗所带来的影响几乎可以忽略不计，由此提升分布式发电系统中无功功率的均流控制精度。
在本申请实施例第一方面的第五种实现方式中，逆变器可以通过以下方式确定用于调节有功功率的参考相位：根据预设的有功-频率下垂曲线，确定有功功率对应的参考频率；进而对该参考频率进行积分处理得到对应的参考相位。即，逆变器将根据自身输出的电压信号和电流信号计算得到的有功功率，带入预设的有功-频率下垂控制曲线，从而确定该有功功率在有功-频率下垂控制曲线上对应的频率作为参考频率，进而再对该参考频率进行积分处理，得到对应的参考相位。
由于同一分布式发电系统中不同节点的频率基本相同，因此，通过上述方式确定用于生成目标交流电压的参考相位，能够有效地保证对于有功功率的均流控制精度。
在本申请实施例第一方面的第六种实现方式中，逆变器可以通过以下方式根据目标交流电压调节自身的输出电压：根据目标交流电压与自身输出的交流信号之间的偏差生成目标控制信号，进而，根据该目标控制信号生成驱动信号，利用该驱动信号对逆变器中半导体的开通和关断进行控制，从而调整自身输出目标交流电压。
在本申请实施例第一方面的第七种实现方式中，逆变器可以采用单闭环的控制方式生成目标控制信号，即逆变器可以直接根据目标交流电压和自身输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振(proportion resonant，PR)控制策略生成目标控制信号。
在本申请实施例第一方面的第八种实现方式中，为了进一步提高控制效率，逆变器可以采用双闭环的控制方式生成目标控制信号，即逆变器可以先根据目标交流电压和自身输出的电压信号之间的偏差，基于电压PR控制策略生成基础控制信号，然后再根据基础控制信号与逆变器输出的电流信号之间的偏差，基于电流PR控制策略生成目标控制信号。
本申请第二方面提供了一种逆变器，所述逆变器的输入端与分布式发电系统中的分布式电源相连，所述逆变器的输出端通过其对应的输配线路连接至公共连接点；所述逆变器包括：
采样单元，用于获取所述逆变器输出的电压信号和电流信号；
有功均流控制单元，用于根据所述电压信号和所述电流信号确定有功功率，基于有功-频率下垂控制策略根据所述有功功率确定参考相位；
虚拟阻抗补偿单元，用于根据所述电流信号与预设虚拟阻抗确定交流压降；
电压矢量调节单元，用于根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降；对所述直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角；
电压矢量合成单元，用于根据所述参考相位与所述电压矢量相角确定电压相位参考值；根据所述电压矢量幅值和所述电压相位参考值变换至静止坐标系，得到目标交流电压；
调节单元，用于根据所述目标交流电压调节所述逆变器的输出电压。
在本申请实施例第二方面的第一种实现方式中，所述直流压降包括：d轴分量和q轴分量；则所述电压矢量调节单元具体用于：
对所述d轴分量和所述q轴分量分别进行调节，根据预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量幅值；根据所述参考电压矢量中的无功分量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量相角。
在本申请实施例第二方面的第二种实现方式中，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述虚拟阻抗补偿单元具体用于：
计算所述电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到三相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为3*3矩阵；
则所述电压矢量调节单元具体用于：
根据所述参考相位将所述三相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
在本申请实施例第二方面的第三种实现方式中，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述虚拟阻抗补偿单元具体用于：
将所述电流信号变换至两相静止坐标系，得到两相交流电流信号；
计算所述两相交流电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到两相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为2*2矩阵；
则所述电压矢量调节单元具体用于：
根据所述参考相位将所述两相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
在本申请实施例第二方面的第四种实现方式中，所述预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵，所述预设虚拟阻抗矩阵的对角线元素是根据所述预设虚拟阻抗确定的；所述预设虚拟阻抗大于分布式发电系统中所述逆变器的接入点与公共接入点之间输配线路的阻抗。
在本申请实施例第二方面的第五种实现方式中，所述有功均流控制单元具体用于：
根据预设的有功-频率下垂曲线，确定所述有功功率对应的参考频率；对所述参考频率进行积分得到所述参考相位。
在本申请实施例第二方面的第六种实现方式中，所述调节单元包括：
控制信号生成子单元，用于根据所述目标交流电压与所述逆变器输出的交流信号之间的偏差，生成目标控制信号；
调制子单元，用于根据所述目标控制信号生成驱动信号，利用所述驱动信号控制所述逆变器中半导体开关的开通和关断，以使所述逆变器输出所述目标交流电压。
在本申请实施例第二方面的第七种实现方式中，所述控制信号生成子单元包括：
第一电压调节模块，用于根据所述目标交流电压和所述逆变器输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
在本申请实施例第二方面的第八种实现方式中，所述控制信号生成子单元包括：
第二电压调节模块，用于根据所述目标交流电压和所述逆变器输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成基础控制信号；
电流调节模块，用于根据所述基础控制信号与所述逆变器输出的电流信号之间的偏差，基于电流比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
附图说明
图1为一种示例性的分布式发电系统的结构示意图；
图2为另一种示例性的分布式发电系统的结构示意图；
图3为一种示例性的三相交流分布式发电系统电源侧的结构示意图；
图4为相关技术中均流控制方法的实现架构示意图；
图5为有功-频率下垂控制曲线和无功-电压下垂控制曲线的示意图；
图6为无功-电压下垂控制曲线的示意图；
图7为本申请实施例提供的均流控制方法的流程示意图；
图8为本申请实施例提供的均流控制方法的一种实现架构示意图；
图9为本申请实施例提供的均流控制方法的另一种实现架构示意图；
图10为又一种示例性的分布式发电系统的结构示意图；
图11为经实验获得的功率变化曲线图；
图12为经实验获得的电压变化曲线图；
图13为本申请实施例提供的一种逆变器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于理解本申请实施例提供的技术方案，下面先对分布式发电系统进行介绍。分布式发电系统包括：分布式电源以及分布式电源配套的逆变器，逆变器通过其对应的输配线路连接至PCC，从而为分布式发电系统中的系统负载进行供电。通常情况下，分布式发电系统包括：至少两个分布式电源以及各分布式电源各自配套的逆变器，各逆变器通过各自对应的输配线路连接至PCC；当然，在实际应用中，分布式发电系统中也可以仅包括一个分布式电源和该分布式电源配套的逆变器，本申请在此不对分布式发电系统中所包括的分布式电源的数量，以及与分布式电源相配套的逆变器的数量做任何限定。
参见图2，图2为一种示例性的分布式发电系统的结构示意图。如图2所示，该分布式发电系统包括：分布式电源210、分布式电源220、分布式电源2n0、与分布式电源210配套的逆变器211、与分布式电源220配套的逆变器221以及与分布式电源2n0配套的逆变器2n1。逆变器211用于将分布式电源210产生的电能逆变为交流信号，逆变器221用于将分布式电源220产生的电能逆变为交流信号，逆变器2n1用于将分布式电源2n0传输的电能逆变为交流信号。逆变器211、逆变器221和逆变器2n1通过各自对应的输配线路，将其逆变得到的交流信号传输至PCC，从而为系统负载230提供电能。
以分布式电源为光伏电池，分布式发电系统为三相交流发电系统为例，如图3所示，光伏电池301与三相逆变器302串联连接，该三相逆变器302包括储能电容Vdc、半导体开关Sa、半导体开关Sb、半导体开关Sc和三个滤波器L；在控制器的控制下，三相逆变器302将光伏电池301产生的直流信号逆变为三相交流信号，进而将该三相交流信号输入三相交流系统303，以通过输配线路为系统负载提供电能。
应理解，在实际应用中，分布式电源除了可以为光伏电池外，还可以为燃料电池、储能电池等电源，本申请在此也不对分布式发电系统中分布式电源的类型做具体限定。
相关技术中，针对上述分布式发电系统中每个分布式电源配套的逆变器分别设置一个均流控制器，该均流控制器基于图4所示的控制流程实现对于分布式电源的均流控制。具体的，均流控制器采集与分布式电源配套的逆变器输出的电压信号Vout和电流信号Iout，功率测量单元根据电压信号Vout和电流信号Iout计算有功功率Pout和无功功率Qout；进而，基于图5中(a)所示的有功-频率下垂控制曲线(P Droop)和有功功率Pout确定期望频率ω，并对该期望频率ω进行积分处理得到期望相位θm；基于图5中(b)所示的无功-电压下垂控制曲线(Q Droop)和无功功率Qout确定电压幅值E；最终，通过脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)单元，控制逆变器产生相位为θm且幅值为E的交流电压。
经发明人研究发现，由于同一分布式发电系统中不同节点的频率基本相同，因此，通过图4所示的均流控制流程能够较好实现对于各分布式电源有功功率的均流控制。而分布式电源的无功功率与逆变器接入点的电压有关，在实际应用中受实际环境条件的影响，各逆变器接入点与PCC之间输配线路的长度通常存在较大差异，这将导致各逆变器接入点与PCC之间输配线路的阻抗存在较大差异，在PCC处电压一定的情况下，各逆变器接入点处的电压存在较大差异，由此将导致各分布式电源产生的无功功率存在较大差异，即无法保证各分布式电源产生的无功功率满足均流特性。
为了便于进一步理解相关技术无法针对无功功率较好地实现均流控制的原因，下面结合图6所示的无功-电压下垂控制曲线进行解释。假设分布式发电系统中包括两台分布式电源，其分别对应下垂控制曲线DG1和DG2，为了便于描述，图6所示的下垂控制曲线为折算两台逆变器各自对应的输配线路阻抗后得到的下垂控制曲线。如图6所示，当PCC处的电压为E时，两台分布式电源分别工作于A点和C点，工作于A点的分布式电源产生的无功功率为Q1’，工作于C点的分布式电源产生的无功功率为Q2’，二者之间的无功功率差异为ΔQ，显然两台分布式电源所产生的无功功率之间存在较大的差异。
相关技术为了使得图4所示的均流控制流程能够控制无功功率满足均流特性，可以通过增大无功-电压下垂控制曲线的下垂系数来实现，然而，下垂系数的增大将导致系统供电可靠性受到影响。如图6所示，增大下垂系数后，两台分布式电源分别对应于下垂控制曲线DG3和DG4，这两台下垂控制曲线同为折算两台逆变器各自对应的输配线路阻抗后得到的下垂控制曲线。如图6所示，增大下垂系数后，两台分布式电源分别工作于B点和D点，工作于B点的分布式电源产生的无功功率为Q1”，工作于D点的分布式电源产生的无功功率为Q2”，二者之间的无功功率差异为ΔQ’，显然ΔQ’小于ΔQ，可见增大下垂系数对于无功功率的均流特性有所改善。但是，在未增大下垂系数时，分布式电源产生的电压E*(E*为两台分布式电源各自产生的电压E1*和E2*的均值)与PCC处的电压E之间的压降为ΔE，而增大下垂系数后，分布式电源产生的电压E*与PCC处的电压E’之间的压降变为ΔE’，ΔE’明显大于ΔE，也就是说，增大下垂系数虽然能够改善无功功率的均流特性，但是会导致系统电压出现大幅跌落，对系统的供电可靠性产生较大的影响。
可见，目前相关技术无法实现在保证系统供电可靠性的同时，较好地对分布式发电系统中的分布式电源进行均流控制。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种可以应用于分布式发电系统的均流控制方法，当分布式发电系统仅包括一个分布式电源和该分布式电源配套的逆变器时，该逆变器通过本申请提供的均流控制方法对自身的输出电压进行调节；当分布式发电系统包括至少两个分布式电源以及各分布式电源各自配套的逆变器时，各逆变器分别通过本申请提供的均流控制方法对自身的输出电压进行调节。该均流控制方法在进行均流控制的过程中，通过等效串联虚拟阻抗的方式抑制输配线路阻抗造成的影响，从而提升对于无功功率的均流控制精度。此外，为了在保证均流控制精度的同时保证电压不出现大幅跌落，本申请提供的均流控制方法进一步将因串联虚拟阻抗产生的电压控制分量变换至同步旋转坐标系，实现有功分量和无功分量的解耦，对解耦得到的直流压降进行调节后，再通过电压矢量的合成计算得到用于调节逆变器输出电压的目标交流电压，由此实现对于因等效串联虚拟阻抗产生的压降的补偿，在保证分布式发电系统的均流控制精度的同时，保证分布式发电系统的供电可靠性。
此外，相比利用独立的均流控制器对逆变器进行均流控制的实现方式，本申请提供的均流控制方法直接利用逆变器本身实现均流控制，无需额外地设置逆变器与均流控制器之间的通讯系统，因而可以避免因通讯系统故障或延时对均流控制性能产生影响。并且，对分布式发电系统进行扩容时，可以实现分布式电源的“即插即用”，即直接将分布式电源与逆变器接入分布式发电系统即可实现扩容，无需增设均流控制器，更无需布置均流控制器与逆变器之间的通讯线路；相应地，将分布式电源从分布式发电系统中切出时，也无需对通讯线路进行更改，为分布式电源的接入和切出带来了极大的便利。
方法实施例一
参见图7，图7为本申请实施例提供的均流控制方法的流程示意图。该均流控制方法的执行主体为分布式发电系统中与分布式电源相配套的逆变器，逆变器通过自身内部集成的控制系统运行本申请提供的均流控制方法，以对自身的输出电压进行调节，实现对于分布式电源的均流控制。在实际应用中，当分布式发电系统中包括多个分布式电源时，各分布式电源各自配套的逆变器中集成有硬件配置相同的控制系统。如图7所示，该方法包括以下步骤：
步骤701：逆变器获取自身输出的电压信号和电流信号。
逆变器对分布式发电系统中分布式电源进行均流控制时，需要获取自身输出的电压信号和电流信号。具体的，逆变器的输出端通常设置有电压采样单元和电流采样单元，该电压采样单元可以采集逆变器输出的电压信号，将该电压信号相应地转换为可供逆变器内部的控制系统处理的电压信号后，传输转换后的电压信号至逆变器内部的控制系统；相类似地，该电流采样单元可以采集逆变器输出的电流信号，将该电流信号相应地转换为可供逆变器内部的控制系统处理的电流信号后，传输转换后的电流信号至逆变器内部的控制系统；如此，逆变器即可获得自身输出的电压信号和电流信号。
应理解，在实际应用中，上述电压采样单元和电流采样单元可以实现高压电力传输系统与逆变器中低压控制系统之间的电气隔离。
需要说明的是，上述获取逆变器输出的电压信号和电流信号的方式仅为示例，在实际应用中，逆变器中的控制系统也可以直接采集逆变器输出的电压信号和电流信号，并将采集的电压信号和电流信号相应地转换为可处理的电压信号和电流信号，而无需通过电压采样单元和电流采样单元；本申请在此不对逆变器采集电压信号和电流信号的实现方式做任何限定。
应理解，当本申请实施例提供的均流控制方法应用于三相交流分布式发电系统时，逆变器所获取的电压信号相应地为三相交流电压，所获取的电流信号相应地为三相交流电流；当本申请实施例提供的均流控制方法应用于单相交流分布式发电系统时，逆变器所获取的电压信号相应地为单相交流电压，所获取的电流信号相应地为单相交流电流。
步骤702：逆变器根据所述电压信号和所述电流信号确定有功功率，基于有功频率下垂控制策略根据所述有功功率确定参考相位。
逆变器获取到自身输出的电压信号和电流信号后，根据所获取的电压信号和电流信号计算有功功率，并针对该有功功率执行有功-频率下垂控制策略，以确定该有功功率对应的参考相位。
具体实现时，逆变器可以根据预设的有功-频率下垂控制曲线，确定基于所获取的电压信号和电流信号计算得到的有功功率对应的参考频率；进而，对该参考频率进行积分处理得到参考相位。即，逆变器根据所获取的电压信号和电流信号计算得到有功功率后，将该有功功率带入预设的有功-频率下垂控制曲线，从而确定该有功功率在有功-频率下垂控制曲线中对应的参考频率，进而对该参考频率进行积分运算得到对应的参考相位。
具体的，假设逆变器根据其获取的电压信号和电流信号计算得到的有功功率为则可以通过式(1)计算有功功率/>对应的参考频率ω：
其中，Dp为有功-频率下垂控制曲线对应的下垂系数，Pset为预设的有功功率参考值，ω0为预设的频率参考值。
进而，可以通过式(2)计算参考频率ω对应的参考相位θ：
其中，s为s域的积分运算符号。
步骤703：逆变器根据所述电流信号和预设虚拟阻抗确定交流压降。
逆变器获取到自身输出的电流信号后，可以计算该电流信号和预设虚拟阻抗的乘积作为交流压降。
分布式发电系统中各逆变器接入点与PCC之间输配线路的阻抗通常存在较大差异，这种输配线路阻抗的差异会导致各逆变器接入点处电压值存在较大差异，进而导致分布式发电系统中各分布式电源产生的无功功率难以满足均流特性。为了解决相关技术中分布式发电系统难以保证无功功率满足均流特性的技术问题，本申请实施例提供的方法通过串联虚拟阻抗的方式抑制输配线路阻抗造成的影响，并且为了保证能够较为有效地对输配线路阻抗造成的影响起到抑制作用，通常会设置预设虚拟阻抗大于分布式发电系统中任一逆变器与PCC之间输配线路阻抗，即通过将预设虚拟阻抗设置为较大的阻抗值来尽可能地忽略输配线路阻抗带来的影响，从而实现对于无功功率的均流控制。
需要说明的是，在实际应用中，可以先执行步骤702，后执行步骤703,，也可以先执行步骤703，后执行步骤702，还可以同时执行步骤702和步骤703；本申请在此不对步骤702和步骤703的执行顺序做任何限定。
步骤704：逆变器根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降；对所述直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角。
逆变器基于有功-频率下垂控制策略确定出有功功率对应的参考相位，并且根据电流信号和预设虚拟阻抗计算得到交流压降后，根据该参考相位将该交流电压变换至同步旋转坐标系下，得到对应的直流压降；进而，对该直流压降进行调节，并根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角。
步骤703中逆变器等效串联虚拟阻抗通常会导致电压出现大幅跌落，为了防止电压出现大幅跌落，对系统稳定性造成影响，本申请实施例提供的方法进一步将因等效串联虚拟阻抗产生的交流压降变换至同步旋转坐标系下，实现对于有功分量和无功分量的解耦，进而对解耦得到的有功分量和无功分量分别进行调节，再基于调节后的有功分量和无功分量确定用于调节逆变器输出电压的目标交流电压，从而实现对于因等效串联虚拟阻抗产生的压降的补偿，在保证无功功率满足均流特性的同时，保证分布式发电系统的稳定性。
具体实现时，逆变器根据参考相位将交流压降变换至同步旋转坐标系下后，将得到包含有d轴分量和q轴分量的直流压降；逆变器对直流压降中的d轴分量和q轴分量分别进行增益调节，进而，根据预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量计算电压矢量幅值；根据预设的参考电压矢量中的无功分量、调节后的d轴分量和q轴分量计算电压矢量相角。
具体的，假设逆变器将交流压降变换至同步旋转坐标系下得到的直流压降包括d轴分量ΔVd和q轴分量ΔVq，则可以通过式(3)对d轴分量ΔVd和q轴分量ΔVq分别进行增益调节：
其中，Kd为d轴分量的增益调节系数，Kq为q轴分量的增益调节系数；为调节后的d轴分量，/>为调节后的q轴分量。
进而，假设预设的参考电压矢量为(j为虚数单位)，则可以通过式(4)和式(5)分别确定电压矢量幅值和电压矢量相角：
其中，|Vref|为电压矢量幅值，γ为电压矢量相角。
需要说明的是，通常情况下，可以将参考电压矢量中的系数a设置为0。
步骤705：逆变器根据所述参考相位与所述电压矢量相角确定电压相位参考值；根据所述电压矢量幅值和所述电压相位参考值变换至静止坐标系，得到目标交流电压。
逆变器确定出电压矢量幅值和电压矢量相角后，基于该电压矢量幅值和电压矢量相角完成电压矢量的合成；具体的，逆变器可以将在步骤702中确定的参考相位与电压矢量幅值相加，得到电压相位参考值；进而，将电压矢量幅值和该电压相位参考值变换至静止坐标系，得到目标交流电压。
具体的，假设参考相位为θ，电压矢量相角为γ，电压矢量幅值为|Vref|，则可以通过式(6)确定目标交流电压
步骤706：逆变器根据所述目标交流电压对自身的输出电压进行调节。
逆变器获得目标交流电压后，即可根据该目标交流电压对自身的输出电压进行调整，以使自身的输出电压达到该目标交流电压。
具体实现时，逆变器可以根据目标交流电压与自身输出的交流信号之间的偏差生成目标控制信号；进而，根据该目标控制信号生成驱动信号，并利用该驱动信号控制逆变电路中各半导开关的开通和关断，从而调整逆变器的输出电压为目标交流电压。
在一种可能的实现方式中，逆变器可以根据目标交流电压与自身输出的电压信号(即在步骤701中采集的电压信号)之间的偏差，基于电压比例谐振(proportion resonant，PR)控制策略生成上述目标控制信号。
在另一种可能的实现方式中，为了提升控制效率，逆变器可以根据目标交流电压与自身输出的电压信号(即在步骤701中采集的电压信号)之间的偏差，基于电压PR控制策略生成基础控制信号；再根据该基础控制信号与自身输出的电流信号(即在步骤701中采集的电流信号)之间的偏差，基于电流PR控制策略生成上述目标控制信号。
需要说明的是，在实际应用中，逆变器既可以通过一个数字芯片实现上述均流控制过程，也可以通过多个数字芯片实现上述均流控制过程，例如，利用数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片执行步骤701至步骤705所述的目标交流电压生成过程，利用复杂可编辑逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)执行步骤706所述的驱动过程，本申请在此不对逆变器实现均流控制过程所使用的数字芯片的数量做任何限定。
上述均流控制方法在进行均流控制的过程中，通过等效串联虚拟阻抗的方式抑制输配线路阻抗造成的影响，从而提升对于无功功率的均流控制精度。此外，为了在保证均流控制精度的同时保证电压不出现大幅跌落，本申请提供的均流控制方法进一步将因串联虚拟阻抗产生的电压控制分量变换至同步旋转坐标系，实现有功分量和无功分量的解耦，对解耦得到的直流压降进行调节后，再通过电压矢量的合成计算得到用于调节逆变器输出电压的目标交流电压，由此实现对于因等效串联虚拟阻抗产生的压降的补偿，在保证分布式发电系统的均流控制精度的同时，保证分布式发电系统的供电可靠性。
另外，相比利用独立的均流控制器对逆变器进行均流控制的实现方式，上述均流控制方法直接利用逆变器本身实现均流控制，无需额外地设置逆变器与均流控制器之间的通讯系统，因而可以避免因通讯系统故障或延时对均流控制性能产生影响。并且，对分布式发电系统进行扩容时，可以实现分布式电源的“即插即用”，即直接将分布式电源与逆变器接入分布式发电系统即可实现扩容，无需增设均流控制器，更无需布置均流控制器与逆变器之间的通讯线路；相应地，将分布式电源从分布式发电系统中切出时，也无需对通讯线路进行更改，为分布式电源的接入和切出带来了极大的便利。
为了便于进一步理解本申请实施例提供的均流控制方法，下面以本申请实施例提供的均流控制方法应用于三相交流分布式发电系统为例，结合附图对本申请实施例提供的均流控制方法可能的两种实现方式进行详细介绍。
方法实施例二
参见图8，图8为本申请实施例提供的一种应用于三相交流分布式发电系统的均流控制方法的实现架构示意图。
如图8所示，逆变器内部的控制系统获取逆变电路输出的三相交流电压信号和/>(下文简称/>上标abc表示a相、b相和c相)，以及三相交流电流信号/>和(下文简称/>上标abc表示a相、b相和c相)。经有功功率计算，根据所获取的三相交流电压信号/>和三相交流电流信号/>得到总有功功率/>并将该有功功率/>带入预设的有功-频率下垂控制曲线对应的函数关系(图8中表示为DP)，通过式(7)确定有功功率/>对应的参考频率ω：
其中，Dp为有功-频率下垂控制曲线对应的下垂系数，Pset为预设的有功功率参考值，ω0为预设的频率参考值。
进而，再通过式(8)对参考频率ω进行积分运算，获得对应的参考相位θ：
其中，s为s域的积分运算符号。
与此同时，逆变器可以计算三相交流电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积，获得三相交流压降ΔVabc，该三相交流压降即为方法实施例一中所述的交流压降；该预设虚拟阻抗矩阵为3*3矩阵。具体实现时，可以通过式(9)计算得到三相交流压降ΔVabc：
其中，Kaa、Kab、Kac、Kba、Kbb、Kbc、Kca、Kcb和Kcc均为预设虚拟阻抗矩阵中的参数，在实际应用中，这些参数可以根据预设虚拟阻抗来确定。
在一种典型的实现方式中，上述预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵，该对角矩阵的对角线元素均是根据预设虚拟阻抗Lv确定的，例如可以将各对角线元素均设置为sLv(s为拉普拉斯算子)；该预设虚拟阻抗Lv大于分布式发电系统中任一逆变器接入点与PCC之间输配线路的阻抗。当预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵且对角线元素均为sLv时，可以通过式(10)计算三相交流压降ΔVabc：
然后，根据经式(8)计算得到的参考相位θ，将三相交流压降ΔVabc变换至同步旋转坐标系下(图8中表示为abc/dq)，得到包括d轴分量ΔVd和q轴分量ΔVq的直流压降ΔVdq；具体可以通过式(11)将三相交流压降ΔVabc变换至同步旋转坐标系：
接着，通过式(12)利用电压调节矩阵对d轴分量ΔVd和q轴分量ΔVq分别进行增益调节：
其中，Kd为电压调节矩阵中d轴分量ΔVd对应的增益调节系数，Kq为电压调节矩阵中q轴分量ΔVq对应的增益调节系数。
进而，基于调节后的直流压降与预设的参考电压矢量进行电压矢量计算，以获得电压矢量幅值|Vref|和电压矢量相角γ；具体实现时，可以分别通过式(13)和式(14)计算得到电压矢量幅值|Vref|和电压矢量相角γ：
计算电压矢量相角γ和参考相位θ的和值作为电压相位参考值，根据该电压相位参考值和电压矢量幅值|Vref|通过式(15)进行坐标变换，得到目标交流电压
获得目标交流电压后，根据该目标交流电压/>与逆变器输出的三相交流电压信号/>之间的偏差，通过电压PR调节器生成基础控制信号；进而，再根据该电流控制信号与逆变器输出的三相交流电流信号/>之间的偏差，通过电流PR调节器生成目标控制信号，并将该目标控制信号传输至调制单元。调制单元基于该目标控制信号相应地生成驱动信号，并利用该驱动信号控制逆变电路中各半导体开关的开通和关断，以调节该逆变器输出目标交流电压/>
如此，经图8所示的实现过程对三相交流分布式发电系统中的分布式电源进行均流控制，通过等效串联虚拟阻抗的方式抑制输配线路阻抗造成的影响，从而提升三相交流分布式发电系统中对于无功功率的均流控制精度。此外，为了在保证均流控制精度的同时保证电压不出现大幅跌落，该方法进一步将因串联虚拟阻抗产生的电压控制分量变换至同步旋转坐标系，实现有功分量和无功分量的解耦，对解耦得到的直流压降进行调节后，再通过电压矢量的合成计算得到用于调节逆变器输出电压的目标交流电压，由此实现对于因等效串联虚拟阻抗产生的压降的补偿，在保证三相交流分布式发电系统中的均流控制精度的同时，保证三相交流分布式发电系统中的供电可靠性。
方法实施例三
参见图9，图9为本申请实施例提供的另一种应用于三相交流分布式发电系统的均流控制方法的实现架构示意图。由于图9所示的实现过程相比图8所示的实现过程，仅在对逆变器输出的电流信号的处理上以及等效串联虚拟阻抗的处理上有所差别，为了避免内容过于充分，因此下述实施例仅对相比图8所示实施例存在差别的步骤进行详细介绍。
逆变器获取到自身内部逆变电路输出的三相交流电流信号和/>(下文简称上标abc表示a相、b相和c相)后，将所获取的三相交流电流信号/>变换至两相静止坐标系得到两相交流电流信号/>(图9中表示为abc/αβ)，具体实现时，可以通过式(16)将三相交流电流信号/>变换至两相静止坐标系：
基于该两相交流电流信号等效串联虚拟阻抗时，计算该两相交流电流信号/>与预设虚拟阻抗矩阵的乘积，得到两相交流压降ΔVαβ，该两相交流压降ΔVαβ即为方法实施例一中所述的交流压降；该预设虚拟阻抗矩阵为2*2矩阵。具体实现时，可以通过式(17)计算两相交流压降ΔVαβ：
其中，Kαα、Kαβ、Kβα和Kββ均为预设虚拟阻抗矩阵中的参数，在实际应用中，这些参数可以根据预设虚拟阻抗设定。
在一种典型的实现方式中，上述预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵，该对角矩阵的对角线元素均是根据预设虚拟阻抗Lv确定的，例如可以将各对角线元素均设置为sLv(s为拉普拉斯算子)；该预设虚拟阻抗Lv大于分布式发电系统中任一逆变器接入点与PCC之间输配线路的阻抗。当预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵且对角线元素均为sLv时，可以通过式(18)计算两相交流压降ΔVαβ：
进而，根据基于有功-频率下垂控制曲线确定的参考相位θ，将两相交流压降ΔVαβ变换至同步旋转坐标系，得到包括d轴分量ΔVd和q轴分量ΔVq的直流压降ΔVdq；具体实现时，可以通过式(19)将该两相交流压降ΔVαβ变换至同步旋转坐标系：
图9所示的实现过程中的其他步骤均与图8所示的实现过程中相应的步骤执行方法相同，本实施例此处不再赘述。
发明人针对图10所示的分布式发电系统，分别施加图8、图9所示的均流控制方法和相关技术中基于无功-电压下垂控制实现的均流控制方法，以对图10所示的分布式发电系统进行均流控制。具体实验结果如图11和图12所示，在0至0.2s内基于图8或图9所示的均流控制方法对分布式发电系统进行均流控制，在0.2s至0.4s内基于具有较小下垂系数的无功-电压下垂控制曲线对分布式发电系统进行均流控制，在0.4s之后采用具有较大下垂系数的无功-电压下垂控制曲线对分布式发电系统进行均流控制。
如图11所示，其中的两条波形分别代表发电单元1001和发电单元1002对应的输出功率。通过对比可以发现，在0至0.2s内，采用图8或图9所示的均流控制方法对分布式发电系统进行均流控制时，发电单元1001和发电单元1002产生的有功功率、无功功率以及视在功率均趋于一致，达到了较好的均流效果。在0.2s至0.4s内，采用具有较小下垂系数的无功-电压下垂控制曲线对分布式发电系统进行均流控制时，受输配线路阻抗之间所存在的差异的影响，发电单元1001和发电单元1002产生的无功功率存在明显偏差，分布式发电系统整体的均流效果较差。在0.4s之后，采用具有较大下垂系数的无功-电压下垂控制曲线对分布式发电系统进行均流控制时，分布式电源对于功率变化的敏感度增加，分布式发电系统的稳定性被削弱，出现了失稳振荡的情况。
如图12所示，通过对比可以发现，在0至0.2s内，采用图8或图9所示的均流控制方法对分布式发电系统进行均流控制时，发电单元1001、发电单元1002以及负载1003侧的电压均比较稳定，没有出现大幅度的跌落，分布式发电系统的整体供电质量较好。在0.2s至0.4s内，采用具有较小下垂系数的无功-电压下垂控制曲线对分布式发电系统进行均流控制时，发电单元1001、发电单元1002以及负载1003侧的电压均出现了明显大幅度的跌落，分布式发电系统的整体供电质量较差。在0.4s之后，采用具有较大下垂系数的无功-电压下垂控制曲线对分布式发电系统进行均流控制时，明显已无法保证分布式发电系统的稳定。
装置实施例一
针对上文描述的均流控制方法，本申请还提供了一种逆变器，以使上述均流控制方法在实际应用中得以实现。
参见图13，图13为本申请实施例提供的一种逆变器的结构示意图。需要说明的是，在实际应用中，本申请实施例提供的逆变器的输入端与分布式发电系统中的分布式电源相连，该逆变器的输出端通过其对应的输配线路连接至分布式发电系统中的PCC。如图13所示，该逆变器包括：
采样单元1301，用于获取所述逆变器输出的电压信号和电流信号；
有功均流控制单元1302，用于根据所述电压信号和所述电流信号确定有功功率，基于有功-频率下垂控制策略根据所述有功功率确定参考相位；
虚拟阻抗补偿单元1303，用于根据所述电流信号与预设虚拟阻抗确定交流压降；
电压矢量调节单元1304，用于根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降；对所述直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角；
电压矢量合成单元1305，用于根据所述参考相位与所述电压矢量相角确定电压相位参考值；根据所述电压矢量幅值和所述电压相位参考值变换至静止坐标系，得到目标交流电压；
调节单元1306，用于根据所述目标交流电压调节所述逆变器的输出电压。
具体实现时，采样单元1301用于执行步骤701中的方法，详细请参考图7所示方法实施例中步骤701部分的相关描述。有功均流控制单元1302用于执行步骤702中的方法，详细参考图7所示方法实施例中步骤702部分的相关描述。虚拟阻抗补偿单元1303用于执行步骤703中的方法，详细参考图7所示方法实施例中步骤703部分的相关描述。电压矢量调节单元1304用于执行步骤704中的方法，详细参考图7所示方法实施例中步骤704部分的相关描述。电压矢量合成单元1305用于执行步骤705中的方法，详细参考图7所示方法实施例中步骤705部分的相关描述。调节单元1306用于执行步骤706中的方法，详细参考图7所示方法实施例中步骤706部分的相关描述。
可选的，所述直流压降包括：d轴分量和q轴分量；则所述电压矢量调节单元1304具体用于：
对所述d轴分量和所述q轴分量分别进行调节，根据预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量幅值；根据所述参考电压矢量中的无功分量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量相角。
具体实现时，上述电压矢量调节单元1304采用的调节策略可以参考图7所示方法实施例中步骤704部分的描述，此处不再赘述。
可选的，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述虚拟阻抗补偿单元1303具体用于：
计算所述电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到三相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为3*3矩阵；
则所述电压矢量调节单元1304具体用于：
根据所述参考相位将所述三相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
具体实现时，上述虚拟阻抗补偿单元1303和电压矢量调节单元1304的操作方式，可以参考图8所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
可选的，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述虚拟阻抗补偿单元1303具体用于：
将所述电流信号变换至两相静止坐标系，得到两相交流电流信号；
计算所述两相交流电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到两相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为2*2矩阵；
则所述电压矢量调节单元1304具体用于：
根据所述参考相位将所述两相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
具体实现时，上述虚拟阻抗补偿单元1303和电压矢量调节单元1304的操作方式，可以参考图9所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
可选的，所述预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵，所述预设虚拟阻抗矩阵的对角线元素是根据所述预设虚拟阻抗确定的；所述预设虚拟阻抗大于分布式发电系统中所述逆变器的接入点与公共接入点之间输配线路的阻抗。
具体实现时，上述预设虚拟阻抗矩阵的设置方式可以参考图8和图9所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
可选的，所述有功均流控制单元1302具体用于：
根据预设的有功-频率下垂曲线，确定所述有功功率对应的参考频率；对所述参考频率进行积分得到所述参考相位。
具体实现时，上述有功均流控制单元1302的实现方式可以参考图7所示方法实施例中步骤702部分的相关描述，此处不再赘述。
可选的，所述调节单元1306包括：
控制信号生成子单元，用于根据所述目标交流电压与所述逆变器输出的交流信号之间的偏差，生成目标控制信号；
调制子单元，用于根据所述目标控制信号生成驱动信号，利用所述驱动信号控制所述逆变器中半导体开关的开通和关断，以使所述逆变器输出所述目标交流电压。
具体实现时，上述调节单元1306的实现方式可以参考图7所示方法实施例中步骤706部分的相关描述，此处不再赘述。
可选的，所述控制信号生成子单元包括：
第一电压调节模块，用于根据所述目标交流电压和所述逆变器输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
具体实现时，上控制信号生成子单元的实现方式可以参考图7所示方法实施例中步骤706部分的相关描述，此处不再赘述。
可选的，所述控制信号生成子单元包括：
第二电压调节模块，用于根据所述目标交流电压和所述逆变器输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成基础控制信号；
电流调节模块，用于根据所述基础控制信号与所述逆变器输出的电流信号之间的偏差，基于电流比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
具体实现时，上控制信号生成子单元的实现方式可以参考图7所示方法实施例中步骤706部分的相关描述，此处不再赘述。
本申请实施例提供的逆变器进行均流控制的过程中，通过等效串联虚拟阻抗的方式抑制输配线路阻抗造成的影响，从而提升对于无功功率的均流控制精度。此外，为了在保证均流控制精度的同时保证电压不出现大幅跌落，本申请提供的逆变器可以将因串联虚拟阻抗产生的电压控制分量变换至同步旋转坐标系，实现有功分量和无功分量的解耦，对解耦得到的直流压降进行调节后，再通过电压矢量的合成计算得到用于调节逆变器输出电压的目标交流电压，由此实现对于因等效串联虚拟阻抗产生的压降的补偿，在保证分布式发电系统的均流控制精度的同时，保证分布式发电系统的供电可靠性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (16)
1.一种均流控制方法，其特征在于，应用于分布式发电系统，所述分布式发电系统包括：分布式电源以及所述分布式电源配套的逆变器，所述逆变器通过其对应的输配线路连接至公共连接点；所述逆变器通过所述均流控制方法进行均流控制，所述方法包括：
获取所述逆变器自身输出的电压信号和电流信号；
根据所述电压信号和所述电流信号确定有功功率，基于有功-频率下垂控制策略根据所述有功功率确定参考相位；根据所述电流信号和预设虚拟阻抗确定交流压降；
根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降；对所述直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角；
根据所述参考相位与所述电压矢量相角确定电压相位参考值；将所述电压矢量幅值和所述电压相位参考值变换至静止坐标系，得到目标交流电压；
根据所述目标交流电压调节所述逆变器的输出电压；
其中，所述直流压降包括：d轴分量和q轴分量；则所述对所述直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角，包括：
对所述d轴分量和所述q轴分量分别进行增益调节，根据预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量幅值；根据所述参考电压矢量中的无功分量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量相角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述根据所述电流信号和预设虚拟阻抗确定交流压降，包括：
计算所述电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到三相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为3×3矩阵；
则所述根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降，包括：
根据所述参考相位将所述三相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述根据所述电流信号和预设虚拟阻抗确定交流压降，包括：
将所述电流信号变换至两相静止坐标系，得到两相交流电流信号；
计算所述两相交流电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到两相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为2×2矩阵；
则所述根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降，包括：
根据所述参考相位将所述两相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵，所述预设虚拟阻抗矩阵的对角线元素是根据所述预设虚拟阻抗确定的；所述预设虚拟阻抗大于所述分布式发电系统中所述逆变器的接入点与所述公共连接点之间输配线路的阻抗。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于有功-频率下垂控制策略根据所述有功功率确定参考相位，包括：
根据预设的有功-频率下垂曲线，确定所述有功功率对应的参考频率；对所述参考频率进行积分得到所述参考相位。
6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标交流电压调节所述逆变器的输出电压，包括：
根据所述目标交流电压与所述逆变器输出的交流信号之间的偏差，生成目标控制信号；
根据所述目标控制信号生成驱动信号，利用所述驱动信号控制所述逆变器中半导体开关的开通和关断，以使所述逆变器输出所述目标交流电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标交流电压与所述逆变器输出的交流信号之间的偏差，生成目标控制信号，包括：
根据所述目标交流电压和所述逆变器自身输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标交流电压与所述逆变器输出的交流信号之间的偏差，生成目标控制信号，包括：
根据所述目标交流电压和所述逆变器自身输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成基础控制信号；
根据所述基础控制信号与所述逆变器自身输出的电流信号之间的偏差，基于电流比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
9.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器的输入端与分布式发电系统中的分布式电源相连，所述逆变器的输出端通过其对应的输配线路连接至公共连接点；所述逆变器包括：
采样单元，用于获取所述逆变器自身输出的电压信号和电流信号；
有功均流控制单元，用于根据所述电压信号和所述电流信号确定有功功率，基于有功-频率下垂控制策略根据所述有功功率确定参考相位；
虚拟阻抗补偿单元，用于根据所述电流信号与预设虚拟阻抗确定交流压降；
电压矢量调节单元，用于根据所述参考相位将所述交流压降变换至同步旋转坐标系，得到直流压降；对所述直流压降进行调节，根据调节后的直流压降确定电压矢量幅值和电压矢量相角；
电压矢量合成单元，用于根据所述参考相位与所述电压矢量相角确定电压相位参考值；将所述电压矢量幅值和所述电压相位参考值变换至静止坐标系，得到目标交流电压；
调节单元，用于根据所述目标交流电压调节所述逆变器的输出电压；
其中，所述直流压降包括：d轴分量和q轴分量；则所述电压矢量调节单元具体用于：
对所述d轴分量和所述q轴分量分别进行增益调节，根据预设的参考电压矢量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量幅值；根据所述参考电压矢量中的无功分量、调节后的d轴分量和调节后的q轴分量确定所述电压矢量相角。
10.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述虚拟阻抗补偿单元具体用于：
计算所述电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到三相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为3×3矩阵；
则所述电压矢量调节单元具体用于：
根据所述参考相位将所述三相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
11.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，当所述分布式发电系统为三相交流分布式发电系统时，所述电压信号为三相交流电压信号，所述电流信号为三相交流电流信号；则所述虚拟阻抗补偿单元具体用于：
将所述电流信号变换至两相静止坐标系，得到两相交流电流信号；
计算所述两相交流电流信号与预设虚拟阻抗矩阵的乘积得到两相交流压降，作为所述交流压降；所述预设虚拟阻抗矩阵为2×2矩阵；
则所述电压矢量调节单元具体用于：
根据所述参考相位将所述两相交流压降变换至同步旋转坐标系，得到所述直流压降。
12.根据权利要求10或11所述的逆变器，其特征在于，所述预设虚拟阻抗矩阵为对角矩阵，所述预设虚拟阻抗矩阵的对角线元素是根据所述预设虚拟阻抗确定的；所述预设虚拟阻抗大于分布式发电系统中所述逆变器的接入点与所述公共连接点之间输配线路的阻抗。
13.根据权利要求9至11任一项所述的逆变器，其特征在于，所述有功均流控制单元具体用于：
根据预设的有功-频率下垂曲线，确定所述有功功率对应的参考频率；对所述参考频率进行积分得到所述参考相位。
14.根据权利要求9至11任一项所述的逆变器，其特征在于，所述调节单元包括：
控制信号生成子单元，用于根据所述目标交流电压与所述逆变器输出的交流信号之间的偏差，生成目标控制信号；
调制子单元，用于根据所述目标控制信号生成驱动信号，利用所述驱动信号控制所述逆变器中半导体开关的开通和关断，以使所述逆变器输出所述目标交流电压。
15.根据权利要求14所述的逆变器，其特征在于，所述控制信号生成子单元包括：
第一电压调节模块，用于根据所述目标交流电压和所述逆变器自身输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
16.根据权利要求14所述的逆变器，其特征在于，所述控制信号生成子单元包括：
第二电压调节模块，用于根据所述目标交流电压和所述逆变器自身输出的电压信号之间的偏差，基于电压比例谐振控制策略生成基础控制信号；
电流调节模块，用于根据所述基础控制信号与所述逆变器自身输出的电流信号之间的偏差，基于电流比例谐振控制策略生成所述目标控制信号。
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Patent Citations (1)
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| 基于模糊自适应虚拟阻抗的微电网无功功率均分控制策略;姜恩宇等;《南方电网技术》;20190520;第13卷(第5期);第37页第1栏第1段至第41页第1栏第3段，图1-6 * |
| 姜恩宇等.基于模糊自适应虚拟阻抗的微电网无功功率均分控制策略.《南方电网技术》.2019,第13卷(第5期), * |
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