[发明专利]基于预测公共点电压的并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制方法

说明书

为了解决现有虚拟惯性控制的并网逆变器的功率解耦不足的问题，本发明提供一种基于预测公共点电压的并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制方法，属于可再生能源发电中并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制领域。本发明包括：步骤一：对并网逆变器进行虚拟惯性控制，获得虚拟励磁电动势幅值E和同步发电机的转子运动电角度θ；步骤二：使并网逆变器输出的无功功率等于无功功率参考值，预测出公共点电压u_{pcc_calculate}；步骤三：对E进行更新：将步骤一的E和步骤二的u_{pcc_calculate}进行叠加，得到更新后的虚拟励磁电动势幅值E；步骤四：根据步骤一的θ和步骤三得到的更新后的E，求出三相调制波，将三相调制波转换为并网逆变器中三相逆变桥的IGBT驱动信号，实现虚拟惯性控制。

技术领域

本发明涉及一种并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制方法，属于可再生能源发电中并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制领域。

背景技术

能源在社会不断发展的过程中起着至关重要的作用。为了应对日渐突出的能源危机和环境压力，以太阳能、风能等分布式电源为代表的可再生能源受到了各国越来越广泛的重视。随着包含各种可再生能源的分布式电源在电网的渗透率越来越高，电网中的转动惯量和旋转备用容量将逐渐降低，电网的稳定性问题越发严峻。加上分布式电源的不可预测性，很难实现即插即用的主动状态运行。

为了解决分布式能源中电力电子器件响应速度过快，缺乏传统同步发电机的转动惯量和阻尼特性等问题，国内外学者就提出了虚拟惯性的概念。虚拟惯性是指将同步发电机的数学模型应用到并网逆变器的控制上，使其能够模拟同步发电机的转动惯量和阻尼，增强系统的可靠运行能力。而微电网输出的有功功率与无功功率都受电源电压的相角和幅值控制，互相耦合，使功率控制性能下降。因而对于虚拟惯性控制并网逆变器的功率解耦问题亟待解决。

目前国内外学者针对虚拟惯性控制并网逆变器的功率解耦问题取得的研究成果：

由张也等发表于《电网技术》2016年第49卷第3期812页-828页，题为“微网功率耦合特性分析及解耦控制”的论文，该论文在线路功率传输模型的基础上，使用相对增益矩阵分析功率产生的原因，给出耦合度的计算方法，提出基于前馈补偿的解耦算法。但是该方法的前提是已知单位长度线路阻抗，是局部静态解耦，受到电力系统运行方式的影响。在实际应用中，当系统运行方式变化较大时，耦合效果将会随之减弱。

由Wu Teng等发表于《IEEE Transactions on Power Electronics》2016年第31卷第8期5587页-5603页，题为“A Unified Virtual Power Decoupling Method for Droop-Controlled Parallel Inverters in Microgrids”的论文，该论文通过将线路阻抗引入坐标旋转矩阵，将真实的相互耦合的功率变换为虚拟的解耦功率。该方法仅能避免与控制目标产生很大的偏差值，并没有实现真正的功率解耦。

由Zhang Ping等发表于《IET Power Electronics》2016年第9卷第5期1037页-1044页，题为“Power Decoupling Strategy Based on‘Virtual Negative Resistor’forInverters in Low-voltage Microgrids”的论文，该论文分析在低压情况下，产生功率耦合的原因。之后，通过控制增加等效电抗，减弱由电阻形成的耦合作用。但是该方法仅仅能减弱功率耦合的程度，不能实现完全解耦，同时增加等效电抗，还会增加电压降。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有虚拟惯性控制的并网逆变器的功率解耦不足的问题，本发明提供一种基于预测公共点电压的并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制方法。

本发明的一种基于预测公共点电压的并网逆变器虚拟惯性功率解耦控制方法，所述方法包括如下步骤：