一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)及其工作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)及其工作方法，可同時(shí)運(yùn)行在孤島和并網(wǎng)兩種模式下，兩種運(yùn)行模式之間的過(guò)渡不需要相應(yīng)控制方法的切換，系統(tǒng)可靠性高、動(dòng)態(tài)性能增強(qiáng)。在功率控制中加入了對(duì)有功功率的微分控制，加快了系統(tǒng)的有功功率動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；同時(shí)，在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，功率控制中存在對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率的積分控制，使得各分布式發(fā)電單元和電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)的功率因數(shù)得以控制；對(duì)各分布式發(fā)電單元的額定容量是否相同無(wú)特殊要求，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和較好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)及其工作方法，屬于分布式發(fā)電及 智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了解決分布式電源接入電網(wǎng)的技術(shù)難題，電力系統(tǒng)相關(guān)學(xué)者們提出了微電網(wǎng)的 概念。微電網(wǎng)是由分布式微源、能量轉(zhuǎn)換裝置及本地負(fù)載通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)自我 控制、保護(hù)和管理的局部發(fā)電系統(tǒng)。在微電網(wǎng)中，大多數(shù)分布式微源均通過(guò)逆變器接口接入 交流母線(xiàn)，從而形成了一種多逆變器并聯(lián)運(yùn)行環(huán)境。
[0003] 微電網(wǎng)存在孤島和并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式。在孤島運(yùn)行模式下，逆變器通過(guò)調(diào)整電壓 幅值和頻率進(jìn)而獲得各分布式發(fā)電單元之間的功率均分控制;并網(wǎng)運(yùn)行模式下，在保持孤 島運(yùn)行模式所有控制功能的基礎(chǔ)上，主要實(shí)現(xiàn)各分布式發(fā)電單元公共連接點(diǎn)處功率流向的 精確調(diào)節(jié)。當(dāng)微電網(wǎng)根據(jù)情況需要孤島運(yùn)行或外部電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)迅速斷開(kāi)與電網(wǎng)的 連接，轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式；當(dāng)外部電網(wǎng)供電恢復(fù)正常時(shí)，或根據(jù)情況需要微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行 時(shí)，將處于孤島運(yùn)行模式的微電網(wǎng)重新聯(lián)入公共電網(wǎng)。目前，在兩種模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中，需要 切換相應(yīng)的運(yùn)行控制策略，切換過(guò)程的平穩(wěn)性需要進(jìn)一步研究提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)及其工作方 法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)及其工作方法，該工作方法適用于微電網(wǎng)多逆 變器并聯(lián)控制系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)包括N個(gè)并聯(lián)的分布式發(fā)電單元、交 流母線(xiàn)、負(fù)載、低帶寬通信、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、變壓器、電網(wǎng)；所述分布式發(fā)電單元由微源、Η橋逆變 電路、LC濾波器、開(kāi)關(guān)順次連接組成，每個(gè)分布式發(fā)電單元還包括其各自的控制器;所述Ν個(gè) 并聯(lián)的分布式發(fā)電單元通過(guò)其各自的開(kāi)關(guān)與所述交流母線(xiàn)連接，所述負(fù)載連接在所述交流 母線(xiàn)上;所述并網(wǎng)開(kāi)關(guān)與所述交流母線(xiàn)連接，同時(shí)與變壓器、電網(wǎng)順次相連;所述低帶寬通 信將分布式發(fā)電單元1中的控制器1和其余N-ι個(gè)分布式發(fā)電單元中的控制器連接到一起。
[0007] 在所述分布式發(fā)電單元1中，所述控制器1的采集輸入量有：電網(wǎng)電壓vg、并網(wǎng)電流 ig、交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單兀1輸出電壓ν〇ι、分布式發(fā)電單兀1輸出電流i〇i、分布式 發(fā)電單元1的Η橋逆變電路輸出電流i i，所述控制器1的輸出量有:分布式發(fā)電單元1的Η橋逆 變電路占空比信號(hào)&、并網(wǎng)無(wú)功功率％。對(duì)于除分布式發(fā)電單元1以外的其余Ν-1個(gè)分布式發(fā) 電單元控制器而言，其采集輸入量和輸出量與所述控制器1不同，但這Ν-1個(gè)分布式發(fā)電單 元控制器采集輸入量和輸出量均相同，以分布式發(fā)電單元i為例，2彡i<N，其控制器i采集 輸入量有:交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單兀i輸出電壓v〇i、分布式發(fā)電單兀i輸出電流i〇i、 分布式發(fā)電單兀1的_喬逆變電路輸出電流ii、并網(wǎng)無(wú)功功率Q g，輸出量有:分布式發(fā)電單兀i 的Η橋逆變電路占空比信號(hào)51。并網(wǎng)無(wú)功功率仏由所述控制器1輸出經(jīng)所述低帶寬通信傳輸 至其余Ν-1個(gè)分布式發(fā)電單元控制器中。
[0008] 本發(fā)明微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)的具體工作方法包括：
[0009] (1)在微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)運(yùn)行初始，分布式發(fā)電單元1中開(kāi)關(guān)首先閉 合，將分布式發(fā)電單元1連接至交流母線(xiàn);在控制器1的每個(gè)采樣周期起始點(diǎn)，采集電網(wǎng)電壓 Vg、并網(wǎng)電流i g、交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單元1輸出電壓ν〇ι、分布式發(fā)電單元1輸出電流 i〇i、分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路輸出電流h，并經(jīng)運(yùn)算與處理，得到分布式發(fā)電單元1 的Η橋逆變電路占空比信號(hào)5:、并網(wǎng)無(wú)功功率仏;Si驅(qū)動(dòng)Η橋逆變電路工作，分布式發(fā)電單元1 得以獨(dú)立運(yùn)行；
[0010] (2)分布式發(fā)電單元i開(kāi)關(guān)閉合，將分布式發(fā)電單元i連接至交流母線(xiàn);控制器i采 集交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單元i輸出電壓v〇i、分布式發(fā)電單元i輸出電流i〇i、分布式發(fā) 電單元i的Η橋逆變電路輸出電流h，輸入并網(wǎng)無(wú)功功率Q g，經(jīng)運(yùn)算與處理，得到分布式發(fā)電 單元i的Η橋逆變電路占空比信號(hào)Si; Si驅(qū)動(dòng)Η橋逆變電路工作，分布式發(fā)電單元i和分布式發(fā) 電單元1并聯(lián)孤島運(yùn)行；
[0011] (3)對(duì)系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元控制器發(fā)出并網(wǎng)同步命令，使得它們各自的電 壓參考值皆相同，則無(wú)論各分布式發(fā)電單元的額定容量是否相同，其各自的輸出電壓均趨 于相同；
[0012] (4)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)閉合，所有分布式發(fā)電單元發(fā)出電能除為負(fù)載供電以外，剩余電能并 入交流電網(wǎng)，此即為并網(wǎng)運(yùn)行模式。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（1)中，控制器1運(yùn)算得到分布式發(fā)電單元1的Η橋逆 變電路占空比信號(hào)具體步驟包括：
[0014] a、控制器1根據(jù)電網(wǎng)電壓vg、并網(wǎng)電流ig計(jì)算得到并網(wǎng)無(wú)功功率仏，根據(jù)交流母線(xiàn) 電壓vl、分布式發(fā)電單兀1輸出電流i〇i計(jì)算得到分布式發(fā)電單兀1輸出有功功率Pi和輸出無(wú) 功功率Qi;
[0015] b、由并網(wǎng)無(wú)功功率仏、分布式發(fā)電單元1輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率&計(jì)算得 到角頻率變化量?%和電壓幅值變化量g ;
[0016]
[0017] 式（I)中，€為分布式發(fā)電單元1的額定發(fā)電量，kdi、kiAv別為控制器1功率控制的 微分系數(shù)和積分系數(shù)，nu和m為控制器1的下垂增益，t為時(shí)間變量；
[0018] c、對(duì)電網(wǎng)電壓vg測(cè)量計(jì)算得到控制器1電網(wǎng)電壓角頻率碎、電網(wǎng)電壓幅值巧、電網(wǎng) 電壓相位角9g;
[0019] d、由控制器1電網(wǎng)電壓角頻率兩、電網(wǎng)電壓幅值ζ、電網(wǎng)電壓相位角08、角頻率變 化量<%、電壓幅值變化量$合成參考電壓合成值，計(jì)算公式為：
[0021] e、參考電壓合成值減去分布式發(fā)電單元1輸出電流ica與虛擬阻抗的乘積，得 到電壓參考值Vrrfl;
[0022] f、分布式發(fā)電單兀1輸出電壓V〇l、電壓參考值Vrefl、分布式發(fā)電單兀1輸出電流i〇l 經(jīng)電壓控制調(diào)節(jié)，得到參考電流^ 5
[0023] g、參考電流f分布式發(fā)電單元1輸出電壓vca、分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路 輸出電流h經(jīng)電流控制調(diào)節(jié)，得到調(diào)制波信號(hào)D1;調(diào)制波信號(hào)DdP三角載波進(jìn)行PWM調(diào)制，得 到分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路占空比信號(hào)Su
[0024] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中，控制器i運(yùn)算得到分布式發(fā)電單元i的Η橋逆 變電路占空比信號(hào)具體步驟包括：
[0025] h、控制器i根據(jù)交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單元i輸出電流ioi計(jì)算得到分布式發(fā) 電單元i輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率Qi;
[0026] i、由分布式發(fā)電單元i輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率Qi、并網(wǎng)無(wú)功功率Qg計(jì)算得 到控制器i角頻率變化量和電壓幅值變化量$ :
[0028] 式（ΙΠ )中，$為分布式發(fā)電單元i的額定發(fā)電量，kdi、kii分別為控制器i功率控制 的微分系數(shù)和積分系數(shù)，nu和m為控制器i的下垂增益，t為時(shí)間變量；
[0029] j、對(duì)交流母線(xiàn)電壓vl測(cè)量計(jì)算得到控制器i負(fù)載電壓角頻率化、負(fù)載電壓幅值 1?、負(fù)載電壓相位角
[0030] k、由控制器i角頻率變化量?,·、電壓幅值變化量0、負(fù)載電壓角頻率^、負(fù)載電 壓幅值g、負(fù)載電壓相位角t合成控制器i參考電壓合成值，計(jì)算公式為：[0031]
[0032] 1、控制器i參考電壓合成值減去分布式發(fā)電單元i輸出電流ioi與虛擬阻抗的 乘積，得到控制器i電壓參考值Vref i ;
[0033] m、分布式發(fā)電單兀i輸出電壓v〇i、控制器i電壓參考值Vrefi、分布式發(fā)電單兀i輸出 電流1。:經(jīng)電壓控制調(diào)節(jié)，得到參考電流# ;
[0034] η、參考電流/.分布式發(fā)電單兀i輸出電壓v〇i、分布式發(fā)電單兀i的Η橋逆變電路 I 、 輸出電流^經(jīng)電流控制調(diào)節(jié)，得到調(diào)制波信號(hào)D1;調(diào)制波信號(hào)三角載波進(jìn)行PWM調(diào)制，得 到分布式發(fā)電單元i的Η橋逆變電路占空比信號(hào)Si。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，對(duì)系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元控制器發(fā)出并 網(wǎng)同步命令，使得它們各自的電壓參考值皆相同，最終所有分布式發(fā)電單元輸出電壓均趨 于相同，具體實(shí)施方法為：
[0036] 〇、并網(wǎng)同步命令發(fā)出，分布式發(fā)電單元1中控制器1緩慢調(diào)節(jié)式（I)中角頻率變化 量力i和電壓幅值變化量，使得二者趨于零，則式（Π )中參考電壓合成值1^,/?逐漸變化到 與電網(wǎng)電壓vg相同；
[0037] p、分布式發(fā)電單元1參考電壓合成值變化使得其輸出電壓改變，交流母線(xiàn)電 壓1隨之改變；同時(shí)，分布式發(fā)電單元i中控制器i緩慢調(diào)節(jié)式（ΙΠ )中控制器i角頻率變化量 和電壓幅值變化量0，使得二者趨于零，則式(IV)中控制器i參考電壓合成值隨著 交流母線(xiàn)電壓vl的變化而發(fā)生改變;最終，系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元輸出電壓均相同。 [0038]本發(fā)明的有益效果為：
[0039] 1、微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)可同時(shí)運(yùn)行在孤島和并網(wǎng)兩種模式下，兩種運(yùn)行 模式之間的過(guò)渡不需要相應(yīng)控制方法的切換，系統(tǒng)可靠性高、動(dòng)態(tài)性能增強(qiáng)；
[0040] 2、功率控制中對(duì)有功功率的微分控制，加快了系統(tǒng)的有功功率動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；
[0041] 3、并網(wǎng)運(yùn)行模式下，功率控制中存在對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率的積分控制，使得各分布式 發(fā)電單元和電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)的功率因數(shù)得以嚴(yán)格控制；
[0042] 4、在分布式發(fā)電單元額定容量不一致的條件下，本發(fā)明仍可取得理想的運(yùn)行效 果。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 圖1為本發(fā)明微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖1中，N彡2且2彡i彡N，下同；
[0045] 圖2為本發(fā)明分布式發(fā)電單元1的控制器1工作方法的流程示意圖；
[0046] 圖3為本發(fā)明分布式發(fā)電單元i的控制器i工作方法的流程示意圖；
[0047] 圖4為采用本發(fā)明的仿真模型輸出電流效果圖；
[0048] 圖5為采用本發(fā)明仿真條件下兩分布式發(fā)電單元并聯(lián)孤島運(yùn)行時(shí)輸出電流放大效 果圖；
[0049] 圖6為采用本發(fā)明仿真條件下兩分布式發(fā)電單元并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)輸出電流放大效 果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0051] 本發(fā)明微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)如圖1所示。所述微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制 系統(tǒng)包括N個(gè)并聯(lián)的分布式發(fā)電單元、交流母線(xiàn)、負(fù)載、低帶寬通信、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、變壓器、電 網(wǎng)；所述分布式發(fā)電單元由微源、Η橋逆變電路、LC濾波器、開(kāi)關(guān)順次連接組成，每個(gè)分布式 發(fā)電單元還包括其各自的控制器;所述N個(gè)并聯(lián)的分布式發(fā)電單元通過(guò)其各自的開(kāi)關(guān)與所 述交流母線(xiàn)連接，所述負(fù)載連接在所述交流母線(xiàn)上;所述并網(wǎng)開(kāi)關(guān)與所述交流母線(xiàn)連接，同 時(shí)與變壓器、電網(wǎng)順次相連;所述低帶寬通信將分布式發(fā)電單元1中的控制器1和其余N-1個(gè) 分布式發(fā)電單元中的控制器連接到一起。
[0052]在所述分布式發(fā)電單元1中，所述控制器1的采集輸入量有：電網(wǎng)電壓Vg、并網(wǎng)電流 ig、交流母線(xiàn)電壓VL、分布式發(fā)電單兀1輸出電壓ν〇ι、分布式發(fā)電單兀1輸出電流ioi、分布式 發(fā)電單元1的Η橋逆變電路輸出電流i i，所述控制器1的輸出量有:分布式發(fā)電單元1的Η橋逆 變電路占空比信號(hào)&、并網(wǎng)無(wú)功功率仏。對(duì)于除分布式發(fā)電單元1以外的其余Ν-1個(gè)分布式發(fā) 電單元控制器而言，其采集輸入量和輸出量與所述控制器1不同，但這Ν-1個(gè)分布式發(fā)電單 元控制器采集輸入量和輸出量均相同，以分布式發(fā)電單元i為例，2彡i<N，其控制器i采集 輸入量有:交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單兀i輸出電壓v〇i、分布式發(fā)電單兀i輸出電流i〇i、 分布式發(fā)電單兀1的_喬逆變電路輸出電流ii、并網(wǎng)無(wú)功功率Q g，輸出量有:分布式發(fā)電單兀i 的Η橋逆變電路占空比信號(hào)51。并網(wǎng)無(wú)功功率仏由所述控制器1輸出經(jīng)所述低帶寬通信傳輸 至其余Ν-1個(gè)分布式發(fā)電單元控制器中。
[0053]本發(fā)明微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)的具體工作方法包括：
[0054] (1)在微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)運(yùn)行初始，分布式發(fā)電單元1中開(kāi)關(guān)首先閉 合，將分布式發(fā)電單元1連接至交流母線(xiàn);在控制器1的每個(gè)采樣周期起始點(diǎn)，采集電網(wǎng)電壓 Vg、并網(wǎng)電流i g、交流母線(xiàn)電壓VL、分布式發(fā)電單元1輸出電壓ν〇1、分布式發(fā)電單元1輸出電流 iol、分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路輸出電流h，并經(jīng)運(yùn)算與處理，得到分布式發(fā)電單元1 的Η橋逆變電路占空比信號(hào)5:、并網(wǎng)無(wú)功功率仏;Si驅(qū)動(dòng)Η橋逆變電路工作，分布式發(fā)電單元1 得以獨(dú)立運(yùn)行；
[0055] (2)分布式發(fā)電單元i開(kāi)關(guān)閉合，將分布式發(fā)電單元i連接至交流母線(xiàn);控制器i采 集交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單元i輸出電壓v〇i、分布式發(fā)電單元i輸出電流i〇i、分布式發(fā) 電單元i的Η橋逆變電路輸出電流h，輸入并網(wǎng)無(wú)功功率Q g，經(jīng)運(yùn)算與處理，得到分布式發(fā)電 單元i的Η橋逆變電路占空比信號(hào)Si; Si驅(qū)動(dòng)Η橋逆變電路工作，分布式發(fā)電單元i和分布式發(fā) 電單元1并聯(lián)孤島運(yùn)行；
[0056] (3)對(duì)系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元控制器發(fā)出并網(wǎng)同步命令，使得它們各自的電 壓參考值皆相同，則無(wú)論各分布式發(fā)電單元的額定容量是否相同，其各自的輸出電壓均趨 于相同；
[0057] (4)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)閉合，所有分布式發(fā)電單元發(fā)出電能除為負(fù)載供電以外，剩余電能并 入交流電網(wǎng)，此即為并網(wǎng)運(yùn)行模式。
[0058] 本發(fā)明微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)工作方法如圖2和圖3所示，其中，圖2為本發(fā) 明分布式發(fā)電單元1的控制器1工作方法的流程示意圖，圖3為本發(fā)明分布式發(fā)電單元i的控 制器i工作方法的流程示意圖。
[0059] 所述工作方法步驟(1)中，控制器1運(yùn)算得到分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路占空 比信號(hào)Si的具體實(shí)施步驟包括：
[0060] a、控制器1根據(jù)電網(wǎng)電壓vg、并網(wǎng)電流ig計(jì)算得到并網(wǎng)無(wú)功功率仏，根據(jù)交流母線(xiàn) 電壓vl、分布式發(fā)電單兀1輸出電流i〇i計(jì)算得到分布式發(fā)電單兀1輸出有功功率Pi和輸出無(wú) 功功率Qi;
[0061] b、由并網(wǎng)無(wú)功功率仏、分布式發(fā)電單元1輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率&計(jì)算得 到角頻率變化量和電壓幅值變化量#1:
[0062]
[0063] 式（I)中，g為分布式發(fā)電單元1的額定發(fā)電量，kdi、ki^別為控制器1功率控制的 微分系數(shù)和積分系數(shù)，nu和m為控制器1的下垂增益，t為時(shí)間變量；
[0064] c、對(duì)電網(wǎng)電壓vg測(cè)量計(jì)算得到控制器1電網(wǎng)電壓角頻率馬、電網(wǎng)電壓幅值h、電網(wǎng) 電壓相位角9g;
[0065] d、由控制器1電網(wǎng)電壓角頻率兩、電網(wǎng)電壓幅值^、電網(wǎng)電壓相位角9g、角頻率變 化量、電壓幅值變化量g合成參考電壓合成值，計(jì)算公式為：
[0066]
[0067] e、參考電壓合成值^^#減去分布式發(fā)電單元1輸出電流ica與虛擬阻抗的乘積，得 到電壓參考值Vrrfl;
[0068] f、分布式發(fā)電單兀1輸出電壓V〇l、電壓參考值Vrefl、分布式發(fā)電單兀1輸出電流iol 經(jīng)電壓控制調(diào)節(jié)，得到參考電流< ;
[0069] g、參考電流.分布式發(fā)電單元1輸出電壓Vcil、分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路 輸出電流1!經(jīng)電流控制調(diào)節(jié)，得到調(diào)制波信號(hào)D1;調(diào)制波信號(hào)DjP三角載波進(jìn)行PWM調(diào)制，得 到分布式發(fā)電單元1的Η橋逆變電路占空比信號(hào)Su
[0070] 所述工作方法步驟(2)中，控制器i運(yùn)算得到分布式發(fā)電單元i的Η橋逆變電路占空 比信號(hào)Si的具體實(shí)施步驟包括：
[0071] h、控制器i根據(jù)交流母線(xiàn)電壓vl、分布式發(fā)電單元i輸出電流i〇i計(jì)算得到分布式發(fā) 電單元i輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率Qi;
[0072] i、由分布式發(fā)電單元i輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率Qi、并網(wǎng)無(wú)功功率Qg計(jì)算得 到控制器i角頻率變化量和電壓幅值變化量@ ;
[0074] 式（ΙΠ )中，f為分布式發(fā)電單元i的額定發(fā)電量，kdi、kii分別為控制器i功率控制 的微分系數(shù)和積分系數(shù)，nu和m為控制器i的下垂增益，t為時(shí)間變量；
[0075] j、對(duì)交流母線(xiàn)電壓vl測(cè)量計(jì)算得到控制器i負(fù)載電壓角頻率哥、負(fù)載電壓幅值 、負(fù)載電壓相位角
[0076] k、由控制器i角頻率變化量&、電壓幅值變化量^、負(fù)載電壓角頻率、負(fù)載電 壓幅值^、負(fù)載電壓相位角t合成控制器i參考電壓合成值計(jì)算公式為：
[0077]
[0078] 1、控制器i參考電壓合成值減去分布式發(fā)電單元i輸出電流ioi與虛擬阻抗的 乘積，得到控制器i電壓參考值:;
[0079] m、分布式發(fā)電單兀i輸出電壓v〇i、控制器i電壓參考值vrefi、分布式發(fā)電單兀i輸出 電流1。:經(jīng)電壓控制調(diào)節(jié)，得到參考電流< ;
[0080] n、參考電流 < 分布式發(fā)電單元i輸出電壓voi、分布式發(fā)電單元i的Η橋逆變電路 輸出電流^經(jīng)電流控制調(diào)節(jié)，得到調(diào)制波信號(hào)D1;調(diào)制波信號(hào)DdP三角載波進(jìn)行PWM調(diào)制，得 到分布式發(fā)電單元i的Η橋逆變電路占空比信號(hào)Si。
[0081] 所述工作方法步驟(3)中，對(duì)系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元控制器發(fā)出并網(wǎng)同步命 令，使得它們各自的電壓參考值皆相同，最終所有分布式發(fā)電單元輸出電壓均趨于相同，具 體實(shí)施方法步驟為：
[0082] 〇、并網(wǎng)同步命令發(fā)出，分布式發(fā)電單元1中控制器1緩慢調(diào)節(jié)式（I)中角頻率變化 量和電壓幅值變化量g，使得二者趨于零，則式（Π )中參考電壓合成值％<丨逐漸變化到 與電網(wǎng)電壓vg相同；
[0083] p、分布式發(fā)電單元1參考電壓合成值νζρ變化使得其輸出電壓改變，交流母線(xiàn)電 壓1隨之改變；同時(shí)，分布式發(fā)電單元i中控制器i緩慢調(diào)節(jié)式（m)中控制器i角頻率變化量 和電壓幅值變化量g，使得二者趨于零，則式(IV)中控制器i參考電壓合成值隨著 交流母線(xiàn)電壓1的變化而發(fā)生改變;最終，系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元輸出電壓均相同。
[0084] 利用含有2個(gè)分布式發(fā)電單元的微電網(wǎng)仿真模型驗(yàn)證本發(fā)明的實(shí)施效果：電網(wǎng)電 壓幅值有效值設(shè)為230V，分布式發(fā)電單元1的額定容量為2kVA，分布式發(fā)電單元2的額定容 量為lkVA，負(fù)載額定功率為176W，分布式發(fā)電單元1的額定發(fā)電量為800W，分布式發(fā)電單元2 的額定發(fā)電量為400W。圖4所示為仿真輸出電流效果圖，圖中分為分布式發(fā)電單元1獨(dú)立運(yùn) 行、分布式發(fā)電單元1和2孤島運(yùn)行、并網(wǎng)同步、并網(wǎng)運(yùn)行四個(gè)階段。0~3s，分布式發(fā)電單元1 獨(dú)立運(yùn)行為負(fù)載供電；3~5s，分布式發(fā)電單兀2投入，與分布式發(fā)電單兀1并聯(lián)孤島運(yùn)行，共 同為負(fù)載供電，由于兩分布式發(fā)電單元額定容量比為2:1，故而它們的輸出電流之比也為2: l;5s啟動(dòng)并網(wǎng)同步，后進(jìn)入并網(wǎng)同步階段，此時(shí)它們的輸出電壓相同，故而輸出電流也相 同；7s時(shí)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)投入，分布式發(fā)電單元1和2并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，兩分布式發(fā)電單元發(fā)出電能除 為負(fù)載供電以外，剩余電能并入交流電網(wǎng)。圖5所示為兩分布式發(fā)電單元并聯(lián)孤島運(yùn)行時(shí)仿 真輸出電流放大圖，圖6所示為兩分布式發(fā)電單元并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)仿真輸出電流放大圖。兩 圖都標(biāo)示出了分布式發(fā)電單元1輸出電流、分布式發(fā)電單元2輸出電流和并網(wǎng)電流，其中，圖 5中并網(wǎng)電流為零?？梢钥闯?，本發(fā)明取得了較好的實(shí)施效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括N個(gè)并聯(lián)的分布式發(fā)電單元、 交流母線(xiàn)、負(fù)載、低帶寬通信、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、變壓器、電網(wǎng)；所述分布式發(fā)電單元由微源、H橋逆 變電路、LC濾波器、開(kāi)關(guān)順次連接組成，每個(gè)分布式發(fā)電單元還包括其各自的控制器;所述N 個(gè)并聯(lián)的分布式發(fā)電單元通過(guò)其各自的開(kāi)關(guān)與所述交流母線(xiàn)連接，所述負(fù)載連接在所述交 流母線(xiàn)上;所述并網(wǎng)開(kāi)關(guān)與所述交流母線(xiàn)連接，同時(shí)與變壓器、電網(wǎng)順次相連;所述低帶寬 通信將分布式發(fā)電單元1中的控制器1和其余N-I個(gè)分布式發(fā)電單元中的控制器連接到一 起;在所述分布式發(fā)電單元1中，所述控制器1的采集輸入量有：電網(wǎng)電壓 Vg、并網(wǎng)電流ig、交 流母線(xiàn)電壓VL、分布式發(fā)電單兀1輸出電壓Voi、分布式發(fā)電單兀1輸出電流ioi、分布式發(fā)電單 兀1的H橋逆變電路輸出電流i 1，所述控制器1的輸出量有:分布式發(fā)電單兀1的H橋逆變電路 占空比信號(hào)S1、并網(wǎng)無(wú)功功率％。對(duì)于除分布式發(fā)電單元1以外的其余N-I個(gè)分布式發(fā)電單元 控制器而言，其采集輸入量和輸出量與所述控制器1不同，但這N-I個(gè)分布式發(fā)電單元控制 器采集輸入量和輸出量均相同，以分布式發(fā)電單元i為例，2<i<N，其控制器i采集輸入量 有:交流母線(xiàn)電壓Vl、分布式發(fā)電單兀i輸出電壓Voi、分布式發(fā)電單兀i輸出電流i〇i、分布式 發(fā)電單兀1的_喬逆變電路輸出電流ii、并網(wǎng)無(wú)功功率Q g，輸出量有:分布式發(fā)電單兀i的H橋 逆變電路占空比信號(hào)S1。并網(wǎng)無(wú)功功率仏由所述控制器1輸出經(jīng)所述低帶寬通信傳輸至其余 N-I個(gè)分布式發(fā)電單元控制器中； 本發(fā)明微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，具體步驟包括： (1) 在微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)運(yùn)行初始，分布式發(fā)電單元1中開(kāi)關(guān)首先閉合，將 分布式發(fā)電單元1連接至交流母線(xiàn);在控制器1的每個(gè)采樣周期起始點(diǎn)，采集電網(wǎng)電壓％、并 網(wǎng)電流ig、交流母線(xiàn)電壓VL、分布式發(fā)電單元1輸出電壓Voi、分布式發(fā)電單元1輸出電流iol、 分布式發(fā)電單元1的H橋逆變電路輸出電流i i，并經(jīng)運(yùn)算與處理，得到分布式發(fā)電單元1的H 橋逆變電路占空比信號(hào)S1、并網(wǎng)無(wú)功功率仏;S1驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路工作，分布式發(fā)電單元1得 以獨(dú)立運(yùn)行； (2) 分布式發(fā)電單元i開(kāi)關(guān)閉合，將分布式發(fā)電單元i連接至交流母線(xiàn);控制器i采集交 流母線(xiàn)電壓Vl、分布式發(fā)電單兀i輸出電壓Voi、分布式發(fā)電單兀i輸出電流i〇i、分布式發(fā)電單 元i的H橋逆變電路輸出電流I 1，輸入并網(wǎng)無(wú)功功率Qg，經(jīng)運(yùn)算與處理，得到分布式發(fā)電單元i 的H橋逆變電路占空比信號(hào)Si; Si驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路工作，分布式發(fā)電單元i和分布式發(fā)電單 元1并聯(lián)孤島運(yùn)行； (3) 對(duì)系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元控制器發(fā)出并網(wǎng)同步命令，使得它們各自的電壓參 考值皆相同，則無(wú)論各分布式發(fā)電單元的額定容量是否相同，其各自的輸出電壓均趨于相 同； (4) 并網(wǎng)開(kāi)關(guān)閉合，所有分布式發(fā)電單元發(fā)出電能除為負(fù)載供電以外，剩余電能并入交 流電網(wǎng)，此即為并網(wǎng)運(yùn)行模式。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，步驟（1)中，控制器1運(yùn)算得 到分布式發(fā)電單元1的H橋逆變電路占空比信號(hào)5:的具體步驟包括： a、 控制器1根據(jù)電網(wǎng)電壓Vg、并網(wǎng)電流ig計(jì)算得到并網(wǎng)無(wú)功功率仏，根據(jù)交流母線(xiàn)電壓 Vl、分布式發(fā)電單兀1輸出電流i〇i計(jì)算得到分布式發(fā)電單兀1輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功 率Qi; b、 由并網(wǎng)無(wú)功功率仏、分布式發(fā)電單元1輸出有功功率P1和輸出無(wú)功功率&計(jì)算得到角 頻率變化量S1和電壓幅值變化量g;C I ) 式（I)中，€為分布式發(fā)電單元1的額定發(fā)電量，kdi、ku分別為控制器1功率控制的微分 系數(shù)和積分系數(shù)，nu和m為控制器1的下垂增益，t為時(shí)間變量； c、 對(duì)電網(wǎng)電壓以則量計(jì)算得到控制器1電網(wǎng)電壓角頻率負(fù)、電網(wǎng)電壓幅值6、電網(wǎng)電壓 相位角Gg; d、 由控制器1電網(wǎng)電壓角頻率兩、電網(wǎng)電壓幅值1^、電網(wǎng)電壓相位角0g、角頻率變化量 、電壓幅值變化量$合成參考電壓合成值ν ;ζη，計(jì)算公式為：(11 )； e、 參考電壓合成值減去分布式發(fā)電單元1輸出電流L1與虛擬阻抗的乘積，得到電 壓參考值Vrrfl; f、 分布式發(fā)電單兀1輸出電壓Vol、電壓參考值Vrefl、分布式發(fā)電單兀1輸出電流iol經(jīng)電 壓控制調(diào)節(jié)，得到參考電流? , J. 5 g、 參考電流& Y分布式發(fā)電單兀1輸出電壓ν〇ι、分布式發(fā)電單兀1的!1橋逆變電路輸出電 流h經(jīng)電流控制調(diào)節(jié)，得到調(diào)制波信號(hào)D1;調(diào)制波信號(hào)DjP三角載波進(jìn)行P麗調(diào)制，得到分布 式發(fā)電單元1的H橋逆變電路占空比信號(hào)Su3.根據(jù)權(quán)利要求1所述控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，步驟(2)中，控制器i運(yùn)算得 到分布式發(fā)電單元i的H橋逆變電路占空比信號(hào)5,的具體步驟包括： h、 控制器i根據(jù)交流母線(xiàn)電壓Vl、分布式發(fā)電單元i輸出電流i 〇i計(jì)算得到分布式發(fā)電單 元i輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率Qi; i、 由分布式發(fā)電單元i輸出有功功率Pi和輸出無(wú)功功率Qi、并網(wǎng)無(wú)功功率Qg計(jì)算得到控 制器i角頻率變化量和電壓幅值變化量0 :(TH) 式(ΙΠ)中，g為分布式發(fā)電單元i的額定發(fā)電量，kdi、kii分別為控制器i功率控制的微分 系數(shù)和積分系數(shù)，nu和m為控制器i的下垂增益，t為時(shí)間變量； j、 對(duì)交流母線(xiàn)電壓1測(cè)量計(jì)算得到控制器i負(fù)載電壓角頻車(chē)&:、負(fù)載電壓幅僧&、負(fù) 載電壓相位角θ?; k、 由控制器i角頻率變化量6^、電壓幅值變化量g、負(fù)載電壓角頻率巧、負(fù)載電壓幅 值巧、負(fù)載電壓相位角k合成控制器i參考電壓合成值，計(jì)算公式為：(1\ )； l、 控制器i參考電壓合成值減去分布式發(fā)電單元i輸出電流hi與虛擬阻抗的乘積， 得到控制器i電壓參考值Vref i ; m、 分布式發(fā)電單兀i輸出電壓Voi、控制器i電壓參考值vrefi、分布式發(fā)電單兀i輸出電流 "經(jīng)電壓控制調(diào)節(jié)，得到參考電流< η、參考電流/.分布式發(fā)電單兀i輸出電壓Voi、分布式發(fā)電單兀i的H橋逆變電路輸出電 / 、. 流^經(jīng)電流控制調(diào)節(jié)，得到調(diào)制波信號(hào)D1;調(diào)制波信號(hào)DdP三角載波進(jìn)行P麗調(diào)制，得到分布 式發(fā)電單元i的H橋逆變電路占空比信號(hào)Su4.根據(jù)權(quán)利要求1所述控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，步驟(3)中，對(duì)系統(tǒng)中所有分 布式發(fā)電單元控制器發(fā)出并網(wǎng)同步命令，使得它們各自的電壓參考值皆相同，最終所有分 布式發(fā)電單元輸出電壓均趨于相同，具體實(shí)施方法為： 〇、并網(wǎng)同步命令發(fā)出，分布式發(fā)電單元1中控制器1緩慢調(diào)節(jié)式（I)中角頻率變化量4 和電壓幅值變化量：^，使得二者趨于零，則式（Π )中參考電壓合成值^^^逐漸變化到與電 網(wǎng)電壓Vg相同； Ρ、分布式發(fā)電單元1參考電壓合成值ν^,/?變化使得其輸出電壓改變，交流母線(xiàn)電壓ν? 隨之改變；同時(shí)，分布式發(fā)電單元i中控制器i緩慢調(diào)節(jié)式（ΙΠ)中控制器i角頻率變化量^ 和電壓幅值變化量0，使得二者趨于零，則式(IV)中控制器i參考電壓合成值隨著交流 母線(xiàn)電壓1的變化而發(fā)生改變;最終，系統(tǒng)中所有分布式發(fā)電單元輸出電壓均相同。
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK106026193SQ201610477749
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月26日
【發(fā)明人】張慶海
【申請(qǐng)人】張慶海