CN114285099A - 一种复合主动配电网的功率分配系统及分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电网技术领域，涉及一种复合主动配电网的功率分配系统及分配方法，能够在保证功率调节能力的同时减少微电网的运行损耗。其中，复合主动配电网包括供电设备、用电设备以及逆变设备，逆变设备的输入侧通过直流母线与供电设备连接，逆变设备的输出侧通过交流母线与用电设备连接，逆变设备包括并联的LC逆变器和LCL逆变器。该方法包括：获取逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率，并结合目标有功功率和目标无功功率进行功率分配计算，获得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例。之后，按照有功功率分配比例和无功功率分配比例分别控制LCL逆变器和LC逆变器的输出功率。

Description

一种复合主动配电网的功率分配系统及分配方法

技术领域

本发明属于电网技术领域，具体地，涉及一种复合主动配电网的功率分配系统及分配方法。

背景技术

分布式发电具有污染少、能源效率高、能量传输灵活以及输电线路损耗小等独特优势，已成为当今电力系统的发展趋势。其中，微电网作为分布式发电的有效载体，是一种极具前途的分布式发电方式。对于微电网来说，保证交流母线电压的稳定十分重要，这要求作为分布式发电核心单元的变流器具有宽幅无功补偿能力，以应对负荷功率需求的波动。

在传统的微电网中，变流器的交流输出侧通过感性结构与交流母线耦合，这种结构的变流器被称为LCL逆变器。LCL逆变器的无功补偿能力主要和直流电压与并网点电压之间的比例相关，比例越大，则LCL逆变器的无功补偿范围越广。但是，实践中发现，高直流电压会造成高转换损耗，从而影响到微电网的运行安全性。

为此，提出一种复合主动配电网的功率分配系统及分配方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种复合主动配电网的功率分配系统及分配方法，旨在能够在保证功率调节能力的同时减少微电网的运行损耗。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种复合主动配电网的功率分配系统，包括供电设备、用电设备、逆变设备、获取模块、运算模块以及控制模块，所述逆变设备的输入侧通过直流母线与所述供电设备连接，所述逆变设备的输出侧通过交流母线与所述用电设备连接，所述逆变设备包括并联的LC逆变器和LCL逆变器；

所述获取模块用于获取所述逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

所述运算模块用于结合所述目标有功功率和所述目标无功功率进行功率分配计算，获得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例；

所述控制模块用于按照所述有功功率分配比例和所述无功功率分配比例分别控制所述LCL逆变器和所述LC逆变器的输出功率。

一种复合主动配电网的功率分配方法，包括：

步骤一：获取模块获取逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

步骤二：运算模块结合目标有功功率和目标无功功率进行功率分配计算，获得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例；

步骤三控制模块按照有功功率分配比例和无功功率分配比例分别控制LCL逆变器和LC逆变器的输出功率。

进一步地，步骤三的具体过程为：

根据所述有功功率分配比例对所述目标有功功率进行功率分配，获得所述LCL逆变器发出的第一有功功率以及所述LC逆变器发出的第二有功功率；

根据所述无功功率分配比例对所述目标无功功率进行功率分配，获得所述LCL逆变器发出的第一无功功率以及所述LC逆变器发出的第二无功功率；

控制所述LCL逆变器输出所述第一有功功率和所述第一无功功率，以及控制所述LC逆变器输出所述第二有功功率和所述第二无功功率。

进一步地，步骤二的过程为：

结合所述目标有功功率和所述交流母线的额定电压，求得参考电流有功分量，以及结合所述目标无功功率和所述额定电压，求得参考电流无功分量；

根据所述参考电流有功分量和所述参考电流无功分量计算所述LCL逆变器的最小输出电流，并获得所述最小输出电流对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量；

结合所述输出电流有功分量以及所述LCL逆变器的输出电压，求得所述LCL逆变器的有功容量，再结合所述有功容量和所述LCL逆变器的基准有功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例；

结合所述输出电流无功分量以及所述LCL逆变器的输出电压，求得所述LCL逆变器的无功容量，再结合所述无功容量和所述LCL逆变器的基准无功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例；

其中，所述基准有功功率为所述LCL逆变器和所述LC逆变器之间的固定补偿量比例与所述目标有功功率的乘积，所述LCL逆变器的基准无功功率为所述固定补偿量比例与所述目标无功功率的乘积。

进一步地，所述根据所述参考电流有功分量和所述参考电流无功分量计算所述LCL逆变器的最小输出电流，并获得所述最小输出电流的输出电流有功分量和输出电流无功分量，包括：

根据所述参考电流有功分量和所述参考电流无功分量，确定参考电流坐标；

根据所述LC逆变器的固定补偿量、所述LC逆变器的输出电压以及所述额定电压，确定所述LC逆变器对应的功率圆曲线，所述LC逆变器的固定补偿量是根据所述额定电压和所述LC逆变器的输出阻抗所确定的功率值；

根据所述参考电流坐标，从所述功率圆曲线中确定出目标电流坐标，使得连接所述参考电流坐标与所述目标电流坐标的矢量长度最小；

根据所述目标电流坐标，确定所述LCL逆变器的最小输出电流所对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量。

进一步地，所述根据所述LC逆变器的固定补偿量、所述LC逆变器的输出电压以及所述额定电压，确定所述LC逆变器对应的功率圆曲线，包括：

结合所述LC逆变器的固定补偿量、所述LC逆变器的输出电压以及所述额定电压，求得所述LC逆变器对应的功率圆曲线半径；

根据所述LC逆变器的固定补偿量与所述额定电压之间的目标比值，确定圆心坐标，所述圆心坐标对应的电流无功分量与所述目标比值相等；

以所述圆心坐标为圆心，并以所述功率圆曲线半径为圆半径，确定所述LC逆变器对应的功率圆曲线。

进一步地，所述结合所述无功容量和所述LCL逆变器的基准无功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例，包括：

如果所述复合主动配电网的无功补偿参考量不满足无功功率比较公式，则结合所述无功容量和所述LCL逆变器的基准无功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例，其中，所述无功功率比较公式为：

Q_ref是所述无功补偿参考量，且所述无功补偿参考量是对所述交流母线的实际电压与额定电压之差进行线性控制后的取值，λ为所述LCL逆变器与所述LC逆变器之间的固定补偿量比例，S_base为所述LC逆变器的固定补偿量，Q_c-min是所述LC逆变器的最小无功功率，且

V_c为所述LC逆变器的输出电压，V_pcc为所述交流母线的额定电压。

进一步地，所述目标有功功率、所述目标无功功率、所述有功功率分配比例和所述无功功率分配比例满足：

其中，n为所述无功功率分配比例，r_q为所述目标无功功率与所述LC逆变器的固定补偿量之比，所述LC逆变器的固定补偿量是根据所述交流母线的额定电压和所述LC逆变器的输出阻抗所确定的功率值，m为所述有功功率分配比例，r_p为所述目标有功功率与所述LC逆变器的固定补偿量之比，V_DC-L为所述LCL逆变器的直流电压，V_DC-C为所述LC逆变器的直流电压，V_pcc为所述交流母线的额定电压。

有益效果：

本发明能够快速为LCL逆变器和LC逆变器的功率输出分配合适的有功及无功功率分配比例，使得功率分配比例既与变电设备注入交流母线的有功及无功功率相匹配，又能够结合LCL逆变器和LC逆变器的功率调节优势实现更加灵活与宽幅的无功功率调节范围。此外，求得的功率分配比例还能够满足复合主动配电网以最小变流器容量运行，降低了运行损耗，进而提高了复合主动配电网的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统原理图；

图2为本发明实施例1的方法流程图；

图3为本发明实施例2的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提出一种复合主动配电网的功率分配系统，包括供电设备、用电设备、逆变设备、获取模块、运算模块以及控制模块，所述逆变设备的输入侧通过直流母线与所述供电设备连接，所述逆变设备的输出侧通过交流母线与所述用电设备连接，所述逆变设备包括并联的LC逆变器和LCL逆变器；

在本申请中，供电设备可以为光伏发电设备、风力发电设备、储能电池以及其他分布式电源设备等，且供电设备的数目可以是至少一个，对其类型和数目均不做具体限定；所述逆变设备为用于改变供电设备输出电流、电压、频率和相数等特性的电器设备；所述用电设备可以包括外部用电系统的至少一个设备，比如某一建筑用电系统中的多个通风扇、空调和照明灯具等；供电设备提供电能，再经逆变设备进行电能转换，从而将转换后的电能供应到用电设备上，实现小型发配电系统。

在本申请的实施例中，LC逆变器的输出侧通过容性结构与交流母线耦合，所述容性结构可以为电容器，具有全面的无功调节能力，且相对于LCL逆变器降低了对直流电压幅值的要求；

LCL逆变器和LC逆变器可以是用于将直流电源转换为交流电源的逆变器，故交流母线可以是交流母线。可选的，交流母线还可以与外部电网连接，以利用外部电网提供的交流电。

在一些具体的实现方式中，逆变设备还可以包括直流变换器。直流变换器与直流母线连接，可以对直流母线输出的直流电进行变换，分别获得可提供高电压的高电压直流母线和可提供低电压的低电压直流母线。其中，LCL逆变器的输入侧可以与高电压直流母线连接，LC逆变器的输入侧可以与低电压直流母线连接，以适用于LCL逆变器和LC逆变器的不同需求。

所述获取模块用于获取所述逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

所述运算模块用于结合所述目标有功功率和所述目标无功功率进行功率分配计算，获得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例；

所述控制模块用于按照所述有功功率分配比例和所述无功功率分配比例分别控制所述LCL逆变器和所述LC逆变器的输出功率。

控制模块具体可以用于根据有功功率分配比例对目标有功功率进行功率分配，获得LCL逆变器发出的第一有功功率以及LC逆变器发出的第二有功功率；根据无功功率分配比例对目标无功功率进行功率分配，获得LCL逆变器发出的第一无功功率以及LC逆变器发出的第二无功功率；控制LCL逆变器输出第一有功功率和第一无功功率，以及控制LC逆变器输出第二有功功率和第二无功功率。

在本申请实施例中，作为一种可选的实施方式，运算模块，还用于结合目标有功功率和交流母线的额定电压，求得参考电流有功分量，以及结合目标无功功率和额定电压，求得参考电流无功分量；根据参考电流有功分量和参考电流无功分量计算LCL逆变器的最小输出电流，并获得最小输出电流对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量；结合输出电流有功分量以及所述LCL逆变器的输出电压，求得LCL逆变器的有功容量，再结合有功容量和基准有功功率，求得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例；以及，结合输出电流无功分量以及LCL逆变器的输出电压，求得LCL逆变器的无功容量，再结合无功容量和基准无功功率，求得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例。其中，基准有功功率为LCL逆变器和LC逆变器之间的固定补偿量比例与目标有功功率的乘积，LCL逆变器的基准无功功率为固定补偿量比例与目标无功功率的乘积。

进一步的，作为一种可选的实施方式，运算模块还用于根据参考电流有功分量和参考电流无功分量，确定参考电流坐标；根据LC逆变器的固定补偿量、LC逆变器的输出电压以及额定电压，确定LC逆变器对应的功率圆曲线，LC逆变器的固定补偿量是根据额定电压和LC逆变器的输出阻抗所确定的功率值；根据参考电流坐标，从功率圆曲线中确定出目标电流坐标，使得连接参考电流坐标与目标电流坐标的矢量长度最小；根据目标电流坐标，确定LCL逆变器的最小输出电流所对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量。

再进一步的，作为一种可选的实施方式，运算模块还用于结合LC逆变器的固定补偿量、LC逆变器的输出电压以及额定电压，求得LC逆变器对应的功率圆曲线的功率圆曲线半径；根据LC逆变器的固定补偿量与额定电压之间的目标比值，确定圆心坐标，圆心坐标对应的电流无功分量与目标比值相等；以圆心坐标为圆心，并以功率圆曲线半径为圆半径，确定LC逆变器对应的功率圆曲线。

在本申请实施例中，作为一种可选的实施方式，运算模块还用于在复合主动配电网的无功补偿参考量不满足无功功率比较公式时，结合无功容量和基准无功功率，求得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例；以及，在无功补偿参考量满足无功功率比较公式时，根据无功补偿参考量与最小无功功率之差与无功补偿参考量的比值，确定LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例。其中，无功功率比较公式为：

Q_ref是无功补偿参考量，且无功补偿参考量是对交流母线的实际电压与额定电压之差进行线性控制后的取值，λ为LCL逆变器与LC逆变器之间的固定补偿量比例，S_base为LC逆变器的固定补偿量，Q_c-min是LC逆变器的最小无功功率，且

V_c为LC逆变器的输出电压，V_pcc为交流母线的额定电压。

在本申请实施例中，作为一种可选的实施方式，目标有功功率、目标无功功率、有功功率分配比例和无功功率分配比例满足：

其中，n为无功功率分配比例，r_q为目标无功功率与LC逆变器的固定补偿量之比，LC逆变器的固定补偿量是根据交流母线的额定电压和LC逆变器的输出阻抗所确定的功率值，m为有功功率分配比例，r_p为目标有功功率与LC逆变器的固定补偿量之比，V_DC-L为LCL逆变器的直流电压，V_DC-C为LC逆变器的直流电压，V_pcc为交流母线的额定电压。

应当理解的是，上述复合主动配电网的功率分配系统适用于本申请实施例公开的复合主动配电网的功率分配方法。下面对本申请实施例所公开的复合主动配电网的功率分配方法进行详细描述。

实施例1：

如图2所示，本发明提出一种复合主动配电网的功率分配方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤S101：获取模块获取逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

需要进行说明的是，在本申请的实施例中，有功功率是将电能转化为其他形式能量(比如机械能、光能或者热能等)的电功率，用于供给用电设备的运行。无功功率用于建立及维护磁场消耗的能量，以保证用电设备在额定电压下的工作需求。因此，根据用电设备的用电需求，可以确定不同场景下逆变设备需要向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

在一些具体的实现方式中，如果已知逆变设备提供的固定补偿量，还可以根据目标有功功率P_out和目标无功功率Q_out确定为逆变设备设定的有功功率参考系数r_p以及无功功率参考系数r_q，用以表示相应的功率分布情况。

示例性的，如果逆变设备提供的固定补偿量为LC逆变器的固定补偿量S_base，则目标有功功率满足P_out＝r_p*S_base，目标无功功率满足Q_out＝r_q*S_base。

步骤S102：运算模块结合目标有功功率和目标无功功率进行功率分配计算，获得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例；

在本申请实施例中，根据LCL逆变器和LC逆变器满足总容量最小的条件下，有功功率和无功功率分别与有功功率分配比例和无功功率分配比例之间的运算关系，可以确定功率分配算法。实际应用中，将目标有功功率和目标无功功率直接代入功率分配算法，即可求解出相应的有功功率分配比例和无功功率分配比例，实现快速准确的功率分配运算。

步骤S103：按照有功功率分配比例和无功功率分配比例分别控制LCL逆变器和LC逆变器的输出功率；

根据有功功率分配比例m对目标有功功率P_out进行功率分配，获得LCL逆变器发出的第一有功功率P_L以及LC逆变器发出的第二有功功率P_C。根据无功功率分配比例n对目标无功功率Q_out进行功率分配，获得LCL逆变器发出的第一无功功率Q_L以及LC逆变器发出的第二无功功率Q_C。之后，控制LCL逆变器输出第一有功功率P_L和第一无功功率Q_L，以及控制LC逆变器输出第二有功功率P_C和第二无功功率Q_C。

进一步的，在一种实现方式中，根据有功功率分配比例m对目标有功功率P_out进行功率分配具体可以为：

第一有功功率P_L＝m·P_out，第二有功功率P_C＝(1-m)·P_out。示例性的，当m＝1/3时，

相应的，根据无功功率分配比例n对目标无功功率Q_out进行功率分配具体可以为：

第一无功功率Q_L＝n·Q_out，第二无功功率Q_C＝(1-n)·Q_out。示例性的，当n＝1/4时，

在另一种实现方式中，也可以满足：第一有功功率P_L＝(1-m)·P_out，第二有功功率P_C＝m·P_out，第一无功功率Q_L＝(1-n)·Q_out，第二无功功率Q_C＝n·Q_out，不做具体限定。

可见，结合有功功率分配比例和无功功率分配比例，能够对LCL逆变器和LC逆变器的功率实现灵活调节以及合理分配。

可见，实施上述方法实施例，能够快速为LCL逆变器和LC逆变器的功率输出分配合适的有功及无功功率分配比例，使得功率分配比例既与变电设备注入交流母线的有功及无功功率相匹配，又能够结合LCL逆变器和LC逆变器的功率调节优势实现更加灵活与宽幅的无功功率调节范围。此外，求得的功率分配比例还能够满足复合主动配电网以最小变流器容量运行，降低了运行损耗，进而提高了复合主动配电网的使用寿命。

实施例2：

如图3所示，本发明提出另一种复合主动配电网的功率分配方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤S201：获取模块获取逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

步骤S202：运算模块结合目标有功功率和交流母线的额定电压，求得参考电流有功分量，以及结合目标无功功率和额定电压，求得参考电流无功分量；

在本申请实施例中，LC逆变器的固定补偿量

其中，V_pcc为交流母线的额定电压，Z_C为LC逆变器的输出阻抗；

在一些具体的实现方式中，具体运算公式为：

参考电流有功分量为

参考电流无功分量为

步骤S203：根据参考电流有功分量和参考电流无功分量计算LCL逆变器的最小输出电流，并获得最小输出电流对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量；

在本申请实施例中，LCL逆变器和LC逆变器的总容量S＝S_L+S_C＝V_L*i_L+V_C*|i_C|，其中S_L为LCL逆变器的变流器容量，S_C为LC逆变器的变流器容量，V_L和i_L分别为LCL逆变器的输出电压和输出电流，V_C和i_C分别为LC逆变器的输出电压和输出电流；

当LCL逆变器的输入侧与高电压直流母线连接时，LCL逆变器输入侧的直流电压较高，为使LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小，功率分配算法可以先求解LCL逆变器的最小输出电流，再求得LCL逆变器满足最小输出电流时对应的有功功率分配比例和无功功率分配比例。

此外，在本申请实施例中，LCL逆变器和LC逆变器的总容量S还满足：S<S_e，S_e为并联LCL逆变器微电网采用平均功率分配算法时的总容量，而在平均功率分配算法中：

其中，i_L-e为并联LCL逆变器微电网采用平均功率分配算法时的输出电流。可见，本申请实施例可以保证复合主动配电网的变流器总容量小于并联LCL逆变器微电网的变流器总容量；

步骤S204：结合输出电流有功分量以及LCL逆变器的输出电压，求得LCL逆变器的有功容量，再结合有功容量和LCL逆变器的基准有功功率，求得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例。

在本申请实施例中，LCL逆变器的基准有功功率为LCL逆变器和LC逆变器之间的固定补偿量比例λ与目标有功功率P_out的乘积，即λ*P_out；

在一些实现方式中，运算公式具体可以为：

LCL逆变器的有功容量：S_p-L＝i_p-L*V_L；

有功功率分配比例：

其中，i_p-L为输出电流有功分量；

步骤S205：结合输出电流无功分量以及LCL逆变器的输出电压，求得LCL逆变器的无功容量，再结合无功容量和LCL逆变器的基准无功功率，求得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例。

在本申请实施例中，LCL逆变器的基准无功功率为固定补偿量比例λ与目标无功功率Q_out的乘积，即λ*Q_out；

在一些实现方式中，运算公式具体可以为：

LCL逆变器的无功容量S_q-L＝i_q-L*V_L；

无功功率分配比例

其中，i_q-L为输出电流无功分量。

作为一种可选的实施方式，可以通过无功功率比较公式分析复合主动配电网的无功补偿参考量Q_ref，在一种实施方式中，如果复合主动配电网的无功补偿参考量Q_ref不满足无功功率比较公式，则执行步骤S205。相应的，在另一种实施方式中，如果复合主动配电网的无功补偿参考量Q_ref满足无功功率比较公式，则可以根据无功补偿参考量Q_ref与LC逆变器的最小无功功率Q_C-min之差与无功补偿参考量Q_ref的比值，确定LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例n，即

其中，无功功率比较公式为：

且

无功补偿参考量是对交流母线的实际电压与额定电压之差进行线性控制后的取值，V_c为LC逆变器的输出电压。

可见，根据LC逆变器的最小无功功率调整LCL逆变器所对应的无功功率分配比例，能够进一步拓宽逆变设备的无功功率调节范围。

步骤S206：按照有功功率分配比例和无功功率分配比例分别控制LCL逆变器和LC逆变器的输出功率。

在本申请实施例中，作为一种可选的实施方式，目标有功功率P_out、目标无功功率Q_out、有功功率分配比例m和无功功率分配比例n还可以满足：

其中，V_DC-L为LCL逆变器的直流电压，V_DC-C为LC逆变器的直流电压。可见，基于此，有功功率分配比例m和无功功率比例n能够符合逆变设备输入侧的直流电压限制条件，保证运算的准确合理性。

进一步的，在一种实现方式中，当有功功率参考系数r_p和无功功率参考系数r_q满足：

可以直接确定有功功率分配比例m和无功功率分配比例n均为零。

可见，实施上述方法实施例，能够快速为LCL逆变器和LC逆变器的功率输出分配合适的有功及无功功率分配比例，使得功率分配比例既与变电设备注入交流母线的有功及无功功率相匹配，又能够结合LCL逆变器和LC逆变器的功率调节优势实现更加灵活与宽幅的无功功率调节范围。此外，求得的功率分配比例还能够满足复合主动配电网以最小变流器容量运行，降低了运行损耗，进而提高了复合主动配电网的使用寿命。

在本申请实施例中，对根据参考电流有功分量和参考电流无功分量计算LCL逆变器的最小输出电流，并获得最小输出电流对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量

进一步细化，具体为：

321、根据参考电流有功分量和参考电流无功分量，确定参考电流坐标。

在本申请实施例中，以电流有功分量i_p为纵轴，以电流无功分量i_q为横轴，并以(i_q＝0，i_p＝0)为坐标原点，可以构建电流坐标系。在电流坐标系下，参考电流坐标可以为(i_q-ref，i_p-ref)。

322、根据LC逆变器的固定补偿量、LC逆变器的输出电压以及额定电压，确定LC逆变器对应的功率圆曲线。

在一种实现方式中，步骤322具体可以为：

结合LC逆变器的固定补偿量S_base、LC逆变器的输出电压V_C以及额定电压V_pcc，求得LC逆变器对应的功率圆曲线半径r_c。具体的，求解功率圆曲线半径r_c可以为

之后，根据LC逆变器的固定补偿量S_base与额定电压V_pcc之间的目标比值i_qC，确定圆心坐标，圆心坐标对应的电流无功分量与目标比值i_qC相等。此时，目标比值i_qC可以表示LC逆变器的无功补偿量与LC逆变器的固定补偿量相等时对应的电流无功分量，即

可选的，圆心坐标可以取(i_qC，0)。

最后，以圆心坐标为圆心，并以功率圆曲线半径r_c为圆半径，确定LC逆变器对应的功率圆曲线。

基于上述功率圆曲线，当LC逆变器的无功补偿量与固定补偿量相等时，LC逆变器可以输出最大电流有功分量。并且，针对功率圆曲线上任一电流坐标，便于快速确定LC逆变器输出电流的有功分量和无功分量。

在其他实现方式中，类似的，也可以构建LCL逆变器对应的功率圆曲线，再从LCL逆变器对应的功率圆曲线中确定一电流坐标，使得连接参考电流坐标与该电流坐标的矢量长度最小，进而确定LCL逆变器的最小输出电流。

323、根据参考电流坐标，从功率圆曲线中确定出目标电流坐标，使得连接参考电流坐标与目标电流坐标的矢量长度最小。

在本申请实施例中，作为一种可选的实施方式，可以将目标电流坐标与圆心坐标之间的连线与功率圆曲线的交点作为目标电流坐标(i_q-c，i_p-c)，此时连接参考电流坐标与目标电流坐标的矢量长度最小。

其中，a1点为功率圆曲线的圆心坐标(i_qC，0)，a2点为目标电流坐标(i_q-c，i_p-c)，a3点为参考电流坐标(i_q-ref，i_p-ref)，具体的：

如果无功功率参考系数r_q<1，则参考电流无功分量i_q-ref<i_qC，此时，

其中，i_q-c为目标电流坐标的电流无功分量，i_p-c为目标电流坐标的电流有功分量，

β为目标电流坐标与圆心坐标之间的连线相对于电流坐标系横轴的角度。

如果无功功率参考系数r_q>1，则参考电流无功分量i_q-ref>i_qC，此时,

如果无功功率参考系数r_q＝1，β＝90°，则参考电流无功分量i_q-ref＝i_qC，此时i_q-c＝i_qC，

324、根据目标电流坐标，确定LCL逆变器的最小输出电流所对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量。

在本申请实施例中，输出电流有功分量i_p-L可以是参考电流坐标与目标电流坐标的有功分量之差，输出电流无功分量i_q-L可以是参考电流坐标与目标电流坐标的无功分量之差，即i_q-L＝i_q-ref-i_q-c，i_p-L＝i_p-ref-i_p-c。相应的，针对无功功率参考系数的不同取值情况：

当r_q<1时，

当r_q>1时，

当r_q＝1时，

i_q-L＝0。

可见，本申请实施例的功率分配算法能够涵盖多种不同的功率分布情况，适应性地调整有功功率分配比例和无功功率分配比例，使得LCL逆变器与LC逆变器始终满足对无功功率调节能力以及减小变流器总容量的需求。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合主动配电网的功率分配系统，其特征在于：包括供电设备、用电设备、逆变设备、获取模块、运算模块以及控制模块，所述逆变设备的输入侧通过直流母线与所述供电设备连接，所述逆变设备的输出侧通过交流母线与所述用电设备连接，所述逆变设备包括并联的LC逆变器和LCL逆变器；

所述获取模块用于获取所述逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

所述运算模块用于结合所述目标有功功率和所述目标无功功率进行功率分配计算，获得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例；

所述控制模块用于按照所述有功功率分配比例和所述无功功率分配比例分别控制所述LCL逆变器和所述LC逆变器的输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于,包括：

步骤一：获取模块获取逆变设备向交流母线注入的目标有功功率和目标无功功率；

步骤二：运算模块结合目标有功功率和目标无功功率进行功率分配计算，获得LCL逆变器和LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例和无功功率分配比例；

步骤三控制模块按照有功功率分配比例和无功功率分配比例分别控制LCL逆变器和LC逆变器的输出功率。

3.根据权利要求2所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于：步骤三的具体过程为：

根据所述有功功率分配比例对所述目标有功功率进行功率分配，获得所述LCL逆变器发出的第一有功功率以及所述LC逆变器发出的第二有功功率；

根据所述无功功率分配比例对所述目标无功功率进行功率分配，获得所述LCL逆变器发出的第一无功功率以及所述LC逆变器发出的第二无功功率；

控制所述LCL逆变器输出所述第一有功功率和所述第一无功功率，以及控制所述LC逆变器输出所述第二有功功率和所述第二无功功率。

4.根据权利要求2所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于：步骤二的过程为：

结合所述目标有功功率和所述交流母线的额定电压，求得参考电流有功分量，以及结合所述目标无功功率和所述额定电压，求得参考电流无功分量；

根据所述参考电流有功分量和所述参考电流无功分量计算所述LCL逆变器的最小输出电流，并获得所述最小输出电流对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量；

结合所述输出电流有功分量以及所述LCL逆变器的输出电压，求得所述LCL逆变器的有功容量，再结合所述有功容量和所述LCL逆变器的基准有功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的有功功率分配比例；

结合所述输出电流无功分量以及所述LCL逆变器的输出电压，求得所述LCL逆变器的无功容量，再结合所述无功容量和所述LCL逆变器的基准无功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例；

其中，所述基准有功功率为所述LCL逆变器和所述LC逆变器之间的固定补偿量比例与所述目标有功功率的乘积，所述LCL逆变器的基准无功功率为所述固定补偿量比例与所述目标无功功率的乘积。

5.根据权利要求4所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于：所述根据所述参考电流有功分量和所述参考电流无功分量计算所述LCL逆变器的最小输出电流，并获得所述最小输出电流的输出电流有功分量和输出电流无功分量，包括：

根据所述参考电流有功分量和所述参考电流无功分量，确定参考电流坐标；

根据所述LC逆变器的固定补偿量、所述LC逆变器的输出电压以及所述额定电压，确定所述LC逆变器对应的功率圆曲线，所述LC逆变器的固定补偿量是根据所述额定电压和所述LC逆变器的输出阻抗所确定的功率值；

根据所述参考电流坐标，从所述功率圆曲线中确定出目标电流坐标，使得连接所述参考电流坐标与所述目标电流坐标的矢量长度最小；

根据所述目标电流坐标，确定所述LCL逆变器的最小输出电流所对应的输出电流有功分量和输出电流无功分量。

6.根据权利要求5所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于：所述根据所述LC逆变器的固定补偿量、所述LC逆变器的输出电压以及所述额定电压，确定所述LC逆变器对应的功率圆曲线，包括：

结合所述LC逆变器的固定补偿量、所述LC逆变器的输出电压以及所述额定电压，求得所述LC逆变器对应的功率圆曲线半径；

根据所述LC逆变器的固定补偿量与所述额定电压之间的目标比值，确定圆心坐标，所述圆心坐标对应的电流无功分量与所述目标比值相等；

以所述圆心坐标为圆心，并以所述功率圆曲线半径为圆半径，确定所述LC逆变器对应的功率圆曲线。

7.根据权利要求4所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于：所述结合所述无功容量和所述LCL逆变器的基准无功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例，包括：

如果所述复合主动配电网的无功补偿参考量不满足无功功率比较公式，则结合所述无功容量和所述LCL逆变器的基准无功功率，求得所述LCL逆变器和所述LC逆变器的总容量最小时的无功功率分配比例，其中，所述无功功率比较公式为：

Q_ref是所述无功补偿参考量，且所述无功补偿参考量是对所述交流母线的实际电压与额定电压之差进行线性控制后的取值，λ为所述LCL逆变器与所述LC逆变器之间的固定补偿量比例，S_base为所述LC逆变器的固定补偿量，Q_c-min是所述LC逆变器的最小无功功率，且

V_c为所述LC逆变器的输出电压，V_pcc为所述交流母线的额定电压。

8.根据权利要求2-7任意一项所述的一种复合主动配电网的功率分配系统的分配方法，其特征在于：所述目标有功功率、所述目标无功功率、所述有功功率分配比例和所述无功功率分配比例满足：

其中，n为所述无功功率分配比例，r_q为所述目标无功功率与所述LC逆变器的固定补偿量之比，所述LC逆变器的固定补偿量是根据所述交流母线的额定电压和所述LC逆变器的输出阻抗所确定的功率值，m为所述有功功率分配比例，r_p为所述目标有功功率与所述LC逆变器的固定补偿量之比，V_DC-L为所述LCL逆变器的直流电压，V_DC-C为所述LC逆变器的直流电压，V_pcc为所述交流母线的额定电压。

Images