[发明专利]一种复杂网络拓扑下微网逆变器功率控制方法

说明书

本发明涉及一种复杂网络拓扑下微网逆变器功率控制方法，该控制方法包括以下步骤：步骤1：针对复杂网络拓扑进行基于耦合下垂控制的功率分配误差分析，以确定阻感型下垂控制是否需要改进；步骤2：当确定需要改进时，设置复杂网络拓扑改进控制策略；步骤3：基于复杂网络拓扑改进控制策略对微网逆变器功率进行控制。与现有技术相比，针对实际微网系统中由于负荷与逆变器单元的投切导致逆变器单元所对应的线路阻抗发生变化，进而使得传统下垂控制不能得到使用，负荷的功率分配也成了一个问题。本发明采用改进的耦合下垂控制，经过理论与仿真验证了其可以在复杂网络拓扑下应用，且功率分配效果较好。

技术领域

本发明涉及微电网逆变器单元控制技术领域，尤其是涉及一种复杂网络拓扑下微网逆变器功率控制方法。

背景技术

微网逆变器的控制主流采用无通讯的下垂控制技术，其主要是模仿大电力系统中同步发电机的运行特性，在线路阻抗呈现感性的前提下通过系统频率来调节逆变器输出有功功率、通过逆变器输出电压来调节逆变器输出无功功率，对于感性条件下的下垂控制而言，由于系统频率为全局变量，因此各逆变器输出有功功率可以得到合理分配，而逆变器输出电压为局部变量，即各逆变器输出电压由于线路阻抗的不同导致各逆变器输出电压不同，进而各逆变器输出无功功率并不能得到合理分配。

现有技术中实现逆变器输出功率合理分配的技术：1、通过虚拟阻抗使得各逆变器单元所对应的线路阻抗相同，进而各逆变器单元输出电压趋于相同，从而使得逆变器输出功率得到合理分配。2、通过构造自适应虚拟阻抗，其本质为构造逆变器输出无功功率与给定无功功率的积分项，进而使得逆变器输出功率得到合理分配。3、通过对下垂曲线的改进，利用以曲代直的思维，尽可能减小功率分配误差。4、通过引入功率的耦合项，来使得逆变器输出有功及无功功率建立联系，从而解决功率分配问题等等。

现有这些技术中，忽略了网络中的阻抗特性对下垂控制策略的影响，实际微网中，由于逆变器与负荷的投切均会导致各逆变单元所对应的线路阻抗的阻感特性发生改变，此时线路阻抗可能呈现的情况有：阻性、感性、阻感性，因此常规的虚拟阻抗方法已经不再适用于复杂网络拓扑中(虚拟阻抗用于改善线路阻抗的阻感特性)，此时传统下垂控制的应用会由于系统功率耦合的原因导致系统的稳定性降低，因此其不能运用在复杂网络拓扑中。如何选用合适的下垂控制且如何在复杂网络拓扑中实现逆变器输出功率合理分配成为了一个有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复杂网络拓扑下微网逆变器功率控制方法，以w-PQ、U-PQ耦合下垂控制为基础，并在此基础上利用P、Q与逆变器空载电压与系统节点电压差值的比例积分项来使得逆变器输出有功及无功功率得到合理分配，改进型耦合下垂控制并不需要了解网络拓扑的结构信息，且其不仅可以应用在阻感环境中，还可以应用在阻性、感性环境中。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种复杂网络拓扑下微网逆变器功率控制方法，该控制方法包括以下步骤：

步骤1：针对复杂网络拓扑进行基于耦合下垂控制的功率分配误差分析，以确定阻感型下垂控制是否需要改进；

步骤2：当确定需要改进时，设置复杂网络拓扑改进控制策略；

步骤3：基于复杂网络拓扑改进控制策略对微网逆变器功率进行控制。

进一步地，所述的步骤1具体包括：

步骤101：推导基于耦合下垂控制的各逆变器输出有功及无功功率；

步骤102：通过简化分析将基于耦合下垂控制的各逆变器输出有功及无功功率的对应公式形式转化为各逆变器输出虚拟有功及无功功率的表达形式；

步骤103：基于各逆变器输出虚拟有功及无功功率的表达形式简化分析复杂网络拓扑，并得出逆变器输出虚拟无功功率误差表达式；