本發(fā)明涉及一種微網(wǎng)逆變器，尤其涉及一種微網(wǎng)逆變器的不平衡電壓補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

由分布式電源和負(fù)荷組成的小型微電網(wǎng)系統(tǒng)是近年來的研究熱點(diǎn)，微電網(wǎng)既可以運(yùn)行在并網(wǎng)模式下，也可以運(yùn)行在孤島模式下，其具備的孤島運(yùn)行能力給用電負(fù)荷帶來了更高的供電可靠性。

但另一方面，在孤島模式下，由于沒有大電網(wǎng)的電壓和頻率支撐，且逆變器具有過載能力差、慣性小的特點(diǎn)，相比并網(wǎng)模式，微電網(wǎng)更容易產(chǎn)生各種電能質(zhì)量問題。在三相孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)中，突出的電能質(zhì)量問題是電壓不平衡，其中不平衡負(fù)載是引起微電網(wǎng)電壓不平衡的主要原因。不平衡電壓增加了微電網(wǎng)系統(tǒng)的損耗，并可能導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。因此，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)建議電力系統(tǒng)三相電壓不平衡度限制在2%。

通過安裝并聯(lián)補(bǔ)償裝置來治理不平衡負(fù)載引起的負(fù)序電流是消除不平衡電壓的有效手段，但會(huì)增加額外的投資成本。在微電網(wǎng)中，各種儲(chǔ)能裝置大多通過電力電子逆變器并接入微電網(wǎng)，由于電力電子器件的靈活性和可控性，通過合適的控制策略可以實(shí)現(xiàn)分布式電源在輸出有功功率和無功功率的同時(shí)，開展額外的電能質(zhì)量治理工作。區(qū)別于單臺(tái)逆變器的負(fù)序補(bǔ)償方式，在孤島模式下，微電網(wǎng)通常由多臺(tái)分布式電源共同供能，因此逆變器需要在補(bǔ)償公共連接點(diǎn)負(fù)序電壓的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)負(fù)序電流在逆變器間的合理分配，這對(duì)逆變器的控制策略提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服孤島模式下的電壓不平衡補(bǔ)償存在的難題，本發(fā)明提出一種微網(wǎng)逆變器的不平衡電壓補(bǔ)償方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提出一種可以自動(dòng)補(bǔ)償負(fù)序電壓的逆變器電壓控制策略，通過建立逆變器電路結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不平衡電壓的補(bǔ)償。

一種微網(wǎng)逆變器的不平衡電壓補(bǔ)償方法，包括下垂控制器、電壓控制器和虛擬阻抗回路三個(gè)部分。

所述下垂控制器對(duì)微網(wǎng)中的微源輸出的有功功率和無功功率分別進(jìn)行控制。

所述電壓控制器由電壓外環(huán)和電感電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成，其中電壓控制外環(huán)由正負(fù)序兩條電壓支路組成。

所述虛擬阻抗回路控制逆變器的基波正負(fù)序輸出阻抗。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的電壓補(bǔ)償方法，可以實(shí)現(xiàn)正負(fù)序電壓的獨(dú)立控制，相互之間耦合很小，因此可以省略輸入指令信號(hào)的正負(fù)序分離環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化虛擬阻抗設(shè)計(jì)。通過引入正序虛擬阻抗來改善感性線路阻抗環(huán)境下的逆變器基波正序功率分配效果，通過引入負(fù)序虛擬阻抗來補(bǔ)償負(fù)序電流在線路阻抗上的電壓降落，改善微電網(wǎng)電壓的不平衡度，同時(shí)減小負(fù)序環(huán)流。

附圖說明

圖1微電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。

圖2逆變器電壓控制框圖。

圖3正序電壓支路控制框圖。

具體實(shí)施方案

圖1中，采用三相電壓型逆變器作為儲(chǔ)能單元和并網(wǎng)連接點(diǎn)間的接口電路，逆變器出口通過LCL型濾波器濾除高頻毛刺后，經(jīng)低壓饋線連接至微電網(wǎng)的公共母線。直流源表示儲(chǔ)能單元，負(fù)責(zé)維持逆變器直流側(cè)電壓的穩(wěn)定；為逆變器本地負(fù)載；為微電網(wǎng)內(nèi)的公共負(fù)載。其中負(fù)載類型包括三相對(duì)稱線性負(fù)載和三相不平衡線性負(fù)載兩種。由于不平衡負(fù)載的存在，微電網(wǎng)內(nèi)會(huì)存在負(fù)序電流分量，負(fù)序電流流經(jīng)線路阻抗產(chǎn)生的電壓降落將導(dǎo)致微電網(wǎng)母線電壓的不平衡。

圖2中，采用靜止坐標(biāo)系下的多環(huán)控制機(jī)制，包括下垂控制器、電壓電流環(huán)路控制器和虛擬阻抗回路3個(gè)部分。電壓控制環(huán)由正負(fù)序兩條電壓控制支路并聯(lián)組成，其中正序電壓控制支路負(fù)責(zé)逆變器輸出電壓中正序分量的控制，負(fù)序電壓控制支路負(fù)責(zé)逆變器輸出電壓中負(fù)序分量的控制，相互之間耦合很小。

電壓控制器由電壓外環(huán)和電感電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成，其中電壓控制外環(huán)由正負(fù)序兩條電壓支路組成，采用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的PI控制器來實(shí)現(xiàn)正負(fù)序電壓的無靜差跟蹤。為了便于分析整個(gè)控制系統(tǒng)在靜止坐標(biāo)系下的頻域特性，需要將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制器等效變換至靜止坐標(biāo)系。

圖3中，正序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下選擇的控制器為，整個(gè)變換過程在靜止坐標(biāo)系下的等效變換模型為。其中I表示輸入信號(hào)，O表示輸出信號(hào)。采用所提議的電壓控制策略后，逆變器在正負(fù)序基波頻率處的阻抗幅值均接近于零(?100dB)，因此逆變器自身等效輸出阻抗對(duì)負(fù)載電流分配和母線電壓質(zhì)量的影響幾乎可忽略。

為了補(bǔ)償網(wǎng)側(cè)濾波電感上的負(fù)序電壓降落，實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的合理分配，采用虛擬復(fù)合阻抗策略，結(jié)合LCL型濾波器網(wǎng)側(cè)濾波電感的影響，對(duì)逆變器線路阻抗進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。正序虛擬電感可提高基波正序功率的分配精度，使逆變器的正序線路阻抗盡可能接近容量的反比。為減少總的正序線路阻抗電感值，補(bǔ)償線路阻抗上的正序電壓降落，正序虛擬電感的取值為負(fù)。正序虛擬電阻的作用為提高系統(tǒng)阻尼特性，加快過渡響應(yīng)過程，同樣可按容量的反比例設(shè)計(jì)，但取值不能過大，否則將影響到下垂控制器的穩(wěn)定性。

感性線路阻抗環(huán)境下，正序下垂控制式表示為，、分別為逆變器空載輸出正序電壓角頻率和幅值；m、n為下垂控制系數(shù)，合成正序下垂指令信號(hào)；表示逆變器輸送至公共母線的正序有功功率和無功功率。采用取負(fù)值的正序虛擬電感后，下垂指令信號(hào)比逆變器輸出電壓中的正序分量更接近公共母線中的正序電壓成分，且為正序電壓成分，不需要進(jìn)行正負(fù)分量分離。