[发明专利]一种微电网中提高电压质量的逆变器电压控制器设计方法

说明书

本发明公开了一种微电网中提高电压质量的逆变器电压控制器设计方法，包括以下步骤：采集逆变器x的输出电压usubgt;x/subgt;和输出电流isubgt;x/subgt;；计算逆变器x的平均有功功率Psubgt;x/subgt;和平均无功功率Qsubgt;x/subgt;；对平均有功功率Psubgt;x/subgt;和平均无功功率Qsubgt;x/subgt;进行处理，得到输出电压参考值usubgt;refx/subgt;；将输出电压参考值usubgt;refx/subgt;与逆变器x的输出电压usubgt;x/subgt;作差，并经过自适应QPR电压调节器处理得到输出电流参考值isubgt;refx/subgt;；将输出电流参考值isubgt;refx/subgt;与逆变器x的输出电流isubgt;x/subgt;作差，并经过电流调节器处理得到调制信号；调制信号经过调制模块得到逆变器x的开关管驱动信号。与常规的QPR控制器相比，其可以实现QPR控制器中系数能够根据运行的频率fsubgt;x/subgt;进行自适应调整，可以为孤岛微电网公共交流母线提供更好的电压波形质量。

技术领域

本发明属于微电网孤岛模式下分布式电源发电技术领域，具体涉及一种微电网中提高电压质量的逆变器电压控制器设计方法。

背景技术

近年来，随着分布式电源的广泛普及，微电网成为电网发展的重要形式。微电网由于集成了可再生能源，降低发电成本，供电可靠性高，环保，即插即用等优点而得到广泛应用。为了保证系统持续稳定供电，特殊情况下需在孤岛运行模式下运行，通常采用下垂控制方法来实现。而微网负荷形式多样，有单相、三相以及包含整流设备的非线性单相和三相负载。在这样复杂负载形式下，基于下垂控制得到的工作频率随着负载功率的变化而发生变化，不再固定，同时也会导致微电网交流母线电压不平衡且畸变，影响电压质量、系统的稳定性以及设备的安全性，因此，解决电压质量问题是实现微电网可靠运行的关键。针对电压环控制方法，现有的方法是采用重复控制器、比例谐振(PR)控制器和准比例谐振(QPR)控制器，这些方法中谐振频率是固定不变的，而孤岛微电网中的运行频率因下垂控制的原因会随着负载功率的变化而发生变化，传统的电压控制器如PR和QPR不能保证系统在运行频率处有较高的电压开环传函增益，输出电压不能有效跟踪给定电压信号，进而影响电压质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种微电网中提高电压质量的逆变器电压控制器设计方法。与常规的QPR控制器相比，其可以实现QPR控制器中系数的自适应调整，可以使得逆变器输出更好的电压质量波形。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微电网中提高电压质量的逆变器电压控制器设计方法，包括以下步骤：

步骤1：采集逆变器x的输出电压u_x和输出电流i_x，其中x为逆变器的编号，取值为[0，n]；

步骤2：根据平均功率计算方法计算得到逆变器x的平均有功功率P_x和平均无功功率Q_x；

步骤3：采用下垂控制器对平均有功功率P_x和平均无功功率Q_x进行处理，得到逆变器x的输出电压参考值u_refx；

步骤4：将输出电压参考值u_refx与逆变器x的输出电压u_x作差，并经过电压调节器处理得到逆变器x的输出电流参考值i_refx；

电压调节器采用自适应QPR控制器，其中频域下的自适应QPR控制器传递函数如式(1)，其中ω_x：谐振角频率，ω_x＝2πf_x，是随着f_x的变化而变化；K_r：控制器的谐振增益；K_p:控制器的比例系数；ω_c：截止频率；s为频域下的变量，即s＝jω；G_QPR(s)为QPR控制器的传递函数；