[发明专利]具有滞回特性的下垂-倒下垂型微电网逆变器电源

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子装置及其控制领域，涉及一种具有滞回特性的下垂-倒下垂型微电网逆变器电源。

背景技术

随着电力需求的不断增长，常规电网在过去数十年里快速发展。然而由于其成本高、运行难度大，以及燃料短缺、环境污染的日益加重，促进了环保、灵活、以可再生能源为主的分布式发电技术的发展。为了充分发挥分布式发电的优点并解决大电网与其之间的矛盾，一般将分布式发电系统互联形成以微电网的形式运行。然而随着微电网的接入，出现了一些新的问题，主要表现在微电网在孤岛运行模式下采用何种控制方式才能维持整个系统的稳定运行。当微电网与大电网并网运行时，可由大电网提供运行参考频率和电压。而微电网在孤网状态时，需要对网内各个微电源进行有效的控制协调，以维持整个系统能够稳定运行，保证系统的电压及频率在合理的范围内。

目前常用的一种孤网运行方式是以一个采用下垂控制的电源为主电源，提供频率和电压参考。其静态输出特性曲线如图1所示，P、f、Q、V分别为有功功率、频率、无功功率、电压，P₁、f₁、Q₁、V₁分别为运行点A的有功功率、频率、无功功率、电压，P₂、f₂、Q₂、V₂分别为运行点B的有功功率、频率、无功功率、电压，f₀、V₀分别为空载时换流器输出电压频率和幅值，m和n分别为频率和电压下垂系数，图1（a）为(有功-频率静态特性曲线图，1（b）为无功-电压静态特性曲线。当系统的负荷有功功率和无功功率分别增加时，逆变器电源就会调整其控制器并使其运行点由A点向B点移动，直至达到系统的功率平衡。其它的电源都运行在倒下垂方式下，其静态输出特性曲线如图2所示，图2（a）为有功-频率静态特性曲线图2（b）为无功-电压静态特性曲线，P₃、f₃、Q₃、V₃分别为运行点C的有功功率、频率、无功功率、电压，P₄、f₄、Q₄、V₄分别为运行点D的有功功率、频率、无功功率、电压，m/k和n/k分别为频率和电压倒下垂系数。当系统的负荷有功功率和无功功率分别增加时，逆变器电源就会调整其控制器并使其运行点由C点向D点移动，直至达到系统的功率平衡。采用下垂控制方式的微电源虽然可以在其可调容量范围内维持系统的电压幅值及频率不变，但是一旦系统内需要大量的功率交换，超出其可调容量范围，该微电源就不能继续维持系统的稳定运行。

一种可行的解决方法是采用下垂控制和倒下垂控制的交替方式，其静态输出特性如图3所示，其中，图3（a）为有功-频率静态特性曲线，3（b）为无功-电压静态特性曲线，P_min、P_max 分别为电源输出有功功率最小值、最大值，Q_min、Q_max分别为电源输出无功功率最小值、最大值，f_min、f_max 分别为电源输出频率最小值、最大值，V_min、V_max分别为电源输出电压最小值、最大值。P_n、P_m 分别为下垂控制方式下电源输出有功功率最小值、最大值，Q_n、Q_m分别为下垂控制方式下电源输出无功功率最小值、最大值，f_n、f_m 分别为下垂控制方式下电源输出频率最小值、最大值，V_n、V_m 分别为下垂控制方式下电源输出电压最小值、最大值。当孤网运行时，微电网中有一个电源运行于下垂方式下，为系统提供电压和频率支持；而其它的电源运行于倒下垂方式下。当下垂控制的电源可调容量越限时转为倒下垂方式，而由某一个其它的电源提供电压和频率支持。但是，这种切换会造成较大的频率或电压扰动，运行灵活性不足，控制器容易误触发。因此，可进一步引入滞回特性的控制方式及相应组网方式。

发明内容

为了克服现有的技术的不足, 本发明提供一种具有滞回特性的下垂-倒下垂型微电网逆变器电源。

本发明技术方案如下所述：