[发明专利]一种三相逆变器在下垂控制过程中的环流抑制方法

说明书

本发明涉及一种三相逆变器在下垂控制过程中的环流抑制方法，本发明涉及三相逆变器采取下垂控制进行并联运行时的环流抑制方法。包括以下步骤：(1)根据所采用的下垂控制方程的不同，确定所需要的等效阻抗差类型；(2)根据等效阻抗差与环流的关系求出使得逆变器环流为零的等效电阻差或者等效电抗差(3)将使得逆变器环流为零的等效阻抗差作为虚拟阻抗引入到系统中，实现对环流的抑制。本发明解决了传统的引入虚拟阻抗方法抑制逆变器并联环流过程中阻抗难以测量以及抑制能力有限的问题，实现了实时调节虚拟阻抗，能够针对不同工况实现环流的抑制。

技术领域

本发明涉及电力变换装置和分布式电源领域，尤其是一种三相逆变器在并联运行过程中的环流抑制方法。

背景技术

微电网中通常包含多个分布式电源，而分布式电源的空间分布具有分散性，各逆变器到负载的线路阻抗通常不一致，导致各逆变器之间存在环流，使得各逆变器输出功率分配不均。环流严重时，甚至会导致逆变器限流保护，退出运行，进而引发连锁反应，故而要求逆变器并联系统具有良好的均流效果。

下垂控制通过模拟同步发电机外特性的频率和幅值下垂特性，对逆变器进行控制，并且可实现逆变器的“即插即用”，更符合微电网的需求。但是，采用下垂控制策略时，系统中的线路阻抗存在差异性，当并联逆变器到公共连接点之间的线路阻抗不同时，逆变器的输出功率不能有效均分，使逆变器间存在环流，并且由于线路阻抗的未知性，线路阻抗的差异通常不可预测，增加了环流的抑制难度。

传统方法通常是通过向各逆变器引入相等的虚拟阻抗来抑制环流，引入的虚拟阻抗越大，环流越小。但考虑虚拟阻抗上的基波压降以及带非线性负载时的谐波等因素，虚拟阻抗的取值不宜过大。故而实际应用时，引入虚拟阻抗的方法，对于环流的抑制能力有限。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种能够解决下垂控制过程中传统虚拟阻抗对逆变器并联运行中环流抑制能力有限问题的三相逆变器在下垂控制过程中的环流抑制方法。

为解决上述技术问题，本发明一种三相逆变器在下垂控制过程中的环流抑制方法，包括以下步骤：

步骤一：根据所采用的下垂控制方程，确定所需要的等效阻抗差：当采用P-f、Q-U_o的下垂控制方程时，存在等效电阻差，使得稳态时逆变器环流为零；当采用P-U_o、Q-f的下垂控制方程时，存在等效电抗差，使得稳态时逆变器环流为零；

步骤二：根据等效阻抗差与环流的关系求出使得逆变器环流为零的等效电阻差或者等效电抗差；

步骤三：将使得逆变器环流为零的等效阻抗差作为虚拟阻抗引入到系统中，实现对环流的抑制。

本发明一种三相逆变器在下垂控制过程中的环流抑制方法，还包括：

1.步骤一中的等效电阻差与环流的关系可用如下方程组表示：

所述步骤一中的等效电抗差与环流的关系可用如下方程组表示

在上述两组方程中，R₁-R₂为等效电阻差，X₁-X₂为等效电抗差，其中α₁表示逆变器1输出电流超前于负载电流的相位，α₂表示逆变器2输出电流滞后于负载电流的相位，θ_L为负载阻抗角，为各逆变器输出电流，为负载电流。

2.步骤二中使得环流为零的逆变器等效电阻差或等效电抗差是通过如下方式获得的：

通过采用锁相环获得输出电流和负载电流的相位，二者相位的差值作为调节器的输入，由调节器控制逆变器的输出电流相位跟随负载电流相位，调节器的输出即为所需的等效阻抗差。