專利名稱：一種兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)特種電源、新能源發(fā)電中的多變流器并聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法。
背景技術(shù)：
目前，越來(lái)越多的分布式發(fā)電和可再生能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能等)通過(guò)變流器，再連接至公共電網(wǎng)或本地負(fù)荷。另外，在大功率工業(yè)加工電源裝置中，通常也需要有多個(gè)變流器模塊進(jìn)行并聯(lián)構(gòu)成多變流器并聯(lián)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)大電流輸出。然而由于電力電子功率器件的耐壓和載流限制，多變流器并聯(lián)運(yùn)行引起的變流器間環(huán)流和功率分配問(wèn)題必將影響微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。如何解決多變流器并聯(lián)運(yùn)行中的環(huán)流抑制和功率精確分配問(wèn)題日益成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)未來(lái)電網(wǎng)對(duì)分布式微源的“即插即用”需求，傳統(tǒng)下垂控制法被提出并應(yīng)用到多變流器并聯(lián)控制系統(tǒng)中，使其具備變流器并聯(lián)功率自主分配特性。傳統(tǒng)的下垂控制方法一般將變流器的輸出阻抗設(shè)計(jì)成感性，但在低電壓微電網(wǎng)中，由于變流器輸出阻抗、連接線路阻抗差異，應(yīng)用傳統(tǒng)下垂控制法易導(dǎo)致系統(tǒng)功率分擔(dān)的精確性變差，系統(tǒng)穩(wěn)定性變?nèi)?，變流器間環(huán)流增大。虛擬阻抗技術(shù)的引入使變流器能改變其輸出阻抗幅頻特性，將變流器輸出阻抗進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從而構(gòu)成阻性(R型)、感性(L型)、阻感性(RL型)變流器，以滿足不同的需求，并取得了較好的控制效果。但由于變流器不具備大慣性，且隨著非線性負(fù)荷、阻感性電機(jī)等沖擊負(fù)荷的大量接入，并聯(lián)變流器的輸出電壓會(huì)隨著負(fù)荷功率或交換功率需求變化而快速波動(dòng)，不利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，解決現(xiàn)有方法應(yīng)用于多變流器并聯(lián)均流控制時(shí)，功率均分精度不高、環(huán)流較大且電壓波動(dòng)較大的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，包括多變流器并聯(lián)系統(tǒng)，所述多變流器并聯(lián)系統(tǒng)包括若干個(gè)并聯(lián)的變流器，所述變流器包括直流儲(chǔ)能電容、逆變電路、LC濾波電路、采樣調(diào)理電路、鎖相環(huán)電路、控制器、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，所述直流儲(chǔ)能電容、逆變電路、LC濾波電路依次連接，所述LC濾波電路通過(guò)線路阻抗接入交流母線；所述采樣調(diào)理電路輸入端與所述LC濾波電路連接；所述控制器與所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路輸入端、采樣調(diào)理電路輸出端、鎖相環(huán)電路輸出端連接；所述鎖相環(huán)電路輸入端與所述交流母線連接；所述逆變電路包括兩個(gè)并聯(lián)的橋臂，所述橋臂由兩個(gè)全控型功率器件串聯(lián)組成，所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路驅(qū)動(dòng)所述逆變電路中的全控型功率器件，該方法為:I)在每個(gè)采樣周期的起始點(diǎn)，采樣調(diào)理電路對(duì)LC濾波電路電容電壓U。、濾波電容電流i。、線路電流i。分別進(jìn)行采樣，然后將采樣數(shù)據(jù)送給DSP控制器進(jìn)行處理；2)將LC濾波電路電容電壓U。移相90°后，與線路電流i。相乘得到虛擬瞬時(shí)無(wú)功功率q，虛擬瞬時(shí)無(wú)功功率q經(jīng)數(shù)字帶通濾波得到無(wú)功功率平均值Q ;LC濾波電路電容電壓U0與線路電流i。相乘得到瞬時(shí)有功功率P，瞬時(shí)有功功率P經(jīng)數(shù)字低通濾波得到有功功率平均值P ;3)將變流器輸出電壓幅值參考值E'角頻率參考值以及濾波得到的有功功率平均值P、無(wú)功功率平均值Q進(jìn)行下垂控制運(yùn)算，得到變流器輸出電壓有效值E和角頻率
ω ；4)由變流器輸出電壓的有效值Ε、角頻率ω，以及鎖相環(huán)電路輸出的同步相角爐合成參考電壓u*r的計(jì)算公式為:
權(quán)利要求
1.一種兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，包括多變流器并聯(lián)系統(tǒng)，所述多變流器并聯(lián)系統(tǒng)包括若干個(gè)并聯(lián)的變流器，所述變流器包括直流儲(chǔ)能電容、逆變電路、LC濾波電路、采樣調(diào)理電路、鎖相環(huán)電路、控制器、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，所述直流儲(chǔ)能電容、逆變電路、LC濾波電路依次連接，所述LC濾波電路通過(guò)線路阻抗接入交流母線；所述采樣調(diào)理電路輸入端與所述LC濾波電路連接；所述控制器與所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路輸入端、采樣調(diào)理電路輸出端、鎖相環(huán)電路輸出端連接；所述鎖相環(huán)電路輸入端與所述交流母線連接；所述逆變電路包括兩個(gè)并聯(lián)的橋臂，所述橋臂由兩個(gè)全控型功率器件串聯(lián)組成，所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路驅(qū)動(dòng)所述逆變電路中的全控型功率器件，其特征在于，該方法為: 1)在每個(gè)采樣周期的起始點(diǎn)，采樣調(diào)理電路對(duì)LC濾波電路電容電壓U。、濾波電容電流i。、線路電流i。分別進(jìn)行采樣，然后將采樣數(shù)據(jù)送給控制器進(jìn)行處理； 2)將LC濾波電路電容電壓U。移相90°后，與線路電流i。相乘得到虛擬瞬時(shí)無(wú)功功率q，虛擬瞬時(shí)無(wú)功功率q經(jīng)數(shù)字帶通濾波得到無(wú)功功率平均值Q ;LC濾波電路電容電壓U。與線路電流i。相乘得到瞬時(shí)有功功率P，瞬時(shí)有功功率P經(jīng)數(shù)字低通濾波得到有功功率平均值P ; 3)將變流器輸出電壓幅值參考值E'角頻率參考值ω%以及上述有功功率平均值P、無(wú)功功率平均值Q進(jìn)行下垂控制運(yùn)算，得到變流器輸出電壓有效值E和角頻率ω ； 4)由變流器輸出電壓的有效值Ε、角頻率ω，以及鎖相環(huán)電路輸出的同步相角P合成參考電壓的計(jì)算公式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，其特征在于，所述步驟2)中，無(wú)功功率平均值Q、有功功率平均值P的表達(dá)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，其特征在于，所述步驟3)中，輸出電壓有效值E和角頻率ω的表達(dá)式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，其特征在于，所述步驟5)中，引入的虛擬阻容性阻抗Zv表達(dá)式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，其特征在于，所述步驟5)中，LC濾波電路電容電壓參考值w的表達(dá)式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法，其特征在于，LC濾波電路電容電流的參考值h表達(dá)式為:
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種兼具快速無(wú)功支撐的多變流器并聯(lián)環(huán)流抑制方法。針對(duì)單臺(tái)變流器，采用下垂控制計(jì)算并合成變流器輸出參考電壓；通過(guò)將阻容性虛擬復(fù)阻抗引入到變流器的輸出電流反饋中，使變流器的等效輸出阻抗成阻容性，其中，容性分量實(shí)現(xiàn)變流器的快速無(wú)功支撐，阻性分量抑制變流器輸出阻抗和電網(wǎng)阻抗間的諧振，減少基波環(huán)流和諧波環(huán)流；通過(guò)電壓電流控制環(huán)，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制精度，實(shí)現(xiàn)功率精確分配。本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法功率均分精度不高、環(huán)流較大且電壓波動(dòng)較大的問(wèn)題，可應(yīng)用到工業(yè)特種電源、新能源發(fā)電并聯(lián)控制系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H02J3/16GK103151785SQ201310112739
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者羅安, 陳燕東, 彭自強(qiáng), 周樂(lè)明, 周潔, 王華軍, 龍際根, 王明玥 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)