[发明专利]基于虚拟阻抗与虚拟电源的低压微电网逆变器控制体系

权利要求书

1.一种基于虚拟阻抗与虚拟电源的低压微电网逆变器控制体系，其特征在于：通过改进下垂控制参数，建立能模拟虚拟电源的下垂控制器，并对其输出电压采用分数阶PID进行追踪控制；确定功率解耦所需虚拟负电阻的数值及精准无功功率均分所需虚拟电感的数值，并在虚拟控制器模拟实现虚拟阻抗，将其压降反馈至下垂控制器，参与虚拟电源电压的跟踪控制； 所述控制体系的具体构建步骤如下：

步骤1，确定虚拟电源的下垂控制方程；

根据虚拟电源与微源之间的功率关系，确定虚拟电源的下垂控制方程，关系如下：

虚拟电源的下垂控制方程：

式中，P_ξ和Q_ξ分别是虚拟电源的输出有功功率及无功功率，P和Q分别是微源的输出有功功率及无功功率，I_o是线路电流幅值，ω是微源的角频率，L_ξ是虚拟电感，R_ξ是虚拟电阻，R_L是线路电阻，L_L是线路电感，δ_ξ是虚拟电源的功率角，E_S是母线电压幅值，f_ξ和分别是虚拟电源的频率及其基准值，E_ξ和分别是虚拟电源的输出电压幅值及其基准值，m_ξ和n_ξ分别是虚拟电源的有功和无功下垂系数，P^*和Q^*分别是微源的有功基准值和无功基准值；虚拟负电阻用来抵消低压微网中的线路电阻以解耦功率，虚拟电感用于按比例协调各微源的线路阻抗，与虚拟电源一起改善无功功率均分；

步骤2，确定虚拟电源的下垂控制参数；

步骤3，设计虚拟电源电压的跟踪控制；

步骤4，确定精准无功均分所需虚拟电感值；

步骤5，设计用于实现虚拟阻抗的虚拟控制器；

2.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗与虚拟电源的低压微电网逆变器控制体系，其特征在于，步骤2中，基于微源的传统下垂控制参数，考虑虚拟阻抗压降及线路阻抗压降，确定虚拟电源的下垂控制参数，包括电压基准值、最小运行电压、无功下垂系数；具体如下：

确定虚拟电源的电压基准值及最小运行电压：

式中，和E_ξ-min分别是虚拟电源的电压基准值及最小运行电压，和分别是微源的实际电压基准值及最小运行电压，E^*和E_min分别是微源的理论电压基准值及最小运行电压，和E_V-Qmax，E_L-Qmax，P_Qmax分别是微源在基准无功输出及最大无功输出时的虚拟压降，线路压降及有功输出，Q_max是微源的最大无功输出，Q^*是微源的无功基准值，ω是微源的角频率，L_ξ是虚拟电感，R_ξ是虚拟电阻，R_L是线路电阻，L_L是线路电感；

进一步，确定虚拟电源的无功下垂系数：

在下垂控制器采用上述下垂控制参数，得到虚拟电源电压的指令值可间接地模拟虚拟电源。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗与虚拟电源的低压微电网逆变器控制体系，其特征在于：步骤3中，为减小虚拟电源输出电压的误差，采用分数阶PID对虚拟电源电压进行追踪控制，其实际值等于下级虚拟控制器中反馈的虚拟阻抗压降与微源实际输出电压之和，其理论值即指令值