[发明专利]一种交流微网带恒功率负载的混合控制方法

权利要求书

1.一种交流微网带恒功率负载的混合控制方法，其特征在于，交流微网带恒功率负载包括两个并联的单相全桥LCL型逆变器，负载侧电感和其等值电阻当作是线路阻抗，且两台逆变器的线路阻抗不一致，单相PWM整流器作为恒功率负载，整流器输出连接并联的滤波电容和负载电阻；混合控制策略分为上层控制和底层控制，上层为并联逆变器之间输出功率的协调控制，由基于虚拟阻抗和带通滤波器的下垂控制完成，该层控制的目的是协调两个逆变器，在线路电阻不一致的情况下能够抑制逆变器之间的环流并实现功率均分；底层为各逆变器输出电压的控制，使逆变器具有良好的稳态和动态性能，能够向负载供应优质的电能；PWM整流器采用非线性的无源性控制，以减小整流器交流侧的谐波污染，提高逆变器公共连接点的电压质量；包括以下设计步骤：

S1、采样逆变器的输出电压和输出电流，进行基于虚拟阻抗和带通滤波器的下垂控制来生成逆变器的参考电压；

S2、建立单相LCL型逆变器的EL模型，判定逆变器的无源性，注入阻尼，设计无源性控制器；

S3、建立单相PWM整流器的EL模型，判定整流器的无源性，注入阻尼，设计无源性控制器；

其中，S1包括以下步骤：

S11、计算逆变器的输出功率

逆变器的输出功率可由下式计算得到：

P_cal＝u_{o_α}i_{o_α}+u_{o_β}i_{o_β} (1)

Q_cal＝u_{o_β}i_{o_α}-u_{o_α}i_{o_β} (2)

上式中，P_cal为逆变器输出的有功功率，Q_cal为逆变器输出的无功功率，u_{o_α}和i_{o_α}分别为逆变器的输出电压和输出电流，u_{o_α}＝u_o，i_{o_α}＝i_o，分别将u_o和i_o滞后90°可得到u_{o_β}和i_{o_β}；

S12、生成逆变器的参考电压

基于带通滤波器的下垂控制如下式所示：

上式中，ω为逆变器输出电压u_o的角频率，ω^*为逆变器参考电压角频率，m_p为有功下垂控制系数，n_q为无功下垂控制系数，ω_cl为低通滤波器截止频率，ω_ch为高通滤波器截止频率，U_om为逆变器输出电压幅值，为逆变器参考电压幅值，

根据式(3)和(4)，可得基于带通滤波器生成的参考电压的表达式为：

u'_or＝U_omsin(ωt) (5)

考虑各逆变器之间的线路阻抗存在差异，引入虚拟阻抗控制后逆变器参考电压的表达式为：

u_or＝u'_or-i_oZ_v (6)

上式中，Z_v为虚拟阻抗，其表达式为：

上式中，R_v为虚拟电阻，L_v为虚拟电感，ω_v为低通滤波器的截止频率，低通滤波器用来滤除微分运算所放大的高频噪声；

逆变器2的线路阻抗大于逆变器1，即Z_l2Z_l1；因此逆变器2的虚拟阻抗设置为Z_v2＝0，逆变器1的虚拟阻抗设置为：

Z_v1＝Z_l2-Z_l1 (8)