[发明专利]统一虚拟阻抗控制器、统一虚拟阻抗控制方法与并联系统

说明书

本发明涉及一种应用于逆变器并联系统的统一虚拟阻抗控制器、一种逆变器并联系统的统一虚拟阻抗控制方法，以及一种统一虚拟阻抗控制的逆变器并联系统，通过统一虚拟阻抗控制器，接收独立逆变器定时发出并机状态位信号、自身功率信息和功率权重信息，计算得到各逆变器的功率参考，生成自适应虚拟阻抗反馈给各逆变器，从而提高并联系统稳态功率分配精度。本发明中，对每台独立逆变器所需的虚拟阻抗在统一虚拟阻抗控制器中进行统一调节，简化并联逆变器投切、冗余轮流休眠、功率权重变化等情况下的虚拟阻抗控制逻辑，使并联系统的虚拟阻抗控制逻辑清晰，适应各种实际工况，能够准确地设计虚拟阻抗，提高稳态功率分配精度和供电可靠性。

技术领域

本发明涉及逆变器并联系统技术领域，更具体地说，涉及一种应用于逆变器并联系统的统一虚拟阻抗控制器、一种逆变器并联系统的统一虚拟阻抗控制方法，以及一种统一虚拟阻抗控制的逆变器并联系统。

背景技术

逆变器并联控制技术是微电网、模块化不间断电源等可靠运行的核心技术之一。由于下垂控制能够实现多逆变器的自主并联运行，得到了广泛的研究和应用。然而，现有的逆变器并联系统中，由于各逆变器等效输出阻抗、输出连线阻抗的差异，即逆变器等效输出阻抗和连线阻抗的失配，使得传统下垂控制方法会造成功率分配误差，产生系统环流，影响系统的稳定运行。目前解决的主要方法之一是添加虚拟阻抗，一般通过输出电流构造电压降落，调节指令电压来引入虚拟阻抗。对于虚拟阻抗值的设计，若能通过通信获取逆变器功率参考值，则可以对虚拟阻抗进行精确调节，实现功率的精确分配。

现有技术中，对于逆变器并联运行的控制方式，公开号为CN102157956A的发明专利“基于虚拟阻抗的逆变器并联运行方法”提出针对并联的系统每台逆变器，引入一虚拟发电机，虚拟发电机通过虚拟阻抗接入逆变器所在点；对虚拟发电机使用下垂控制，利用每台逆变器的有功与无功功率信息分别调节虚拟发电机的频率和电压幅值，进而求得虚拟发电机的电压指令值。在此基础上进一步求得逆变器的输出电压指令值，控制逆变器的输出电压跟踪该指令值，从而实现对虚拟发电机的电压控制，最终实现有功和无功的解耦调节。

“基于虚拟阻抗的不间断电源并联系统均流控制.中国电机工程学报,2009,29(24)”针对逆变器输出功率分配不均和系统环流等问题引入虚拟阻抗，削弱负载到逆变器的阻抗差，提高逆变器无功分配精度。“Accurate reactive power sharing in anislanded microgrid using adaptive virtual impedances.IEEE TransactionsonPower Electronics，2015，30(3)”提出的虚拟阻抗由无功功率偏差经过积分运算得到，无功功率参考值来自微网能量管理系统，能够实现无功功率的准确分配。

上述虚拟阻抗的添加都是在每台逆变器中独立添加，当功率参考参与虚拟阻抗调节时，在逆变器投切、逆变器功率权重发生变化或者冗余逆变器轮休等情况下，各逆变器独自控制虚拟阻抗时逻辑较为复杂。

实际工作中并联系统存在以下情况：

1)逆变器投入、切出并联系统，并联台数发生变化；

2)并联逆变器承担的功率权重发生变化(如光伏发电和风力发电需考虑最大功率跟踪)；

3)冗余并联系统中，对逆变器进行轮流休眠处理。若虚拟阻抗值都是在各逆变器中单独进行整定，由于功率参考信号需实时调整，容易出现控制逻辑混乱等问题，会降低供电可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于逆变器并联系统的统一虚拟阻抗控制器、一种逆变器并联系统的统一虚拟阻抗控制方法，以及一种统一虚拟阻抗控制的逆变器并联系统，能够对并联系统中各逆变器所需的虚拟阻抗值在统一虚拟阻抗控制器中进行统一控制，使系统虚拟阻抗控制逻辑清晰，适应各种实际工况，提高稳态功率分配精度和供电可靠性。

本发明的技术方案如下：