差，最后得到各并聯(lián)DG單元功率控制環(huán)的參考電壓 53、 利用Sl中通過Clark變換后的逆變器輸出電流Lafi，通過基于MF的序分量分解 方法提取出逆變器輸出電流i。。e的基波正序基波負(fù)序C##及諧波分量i。。^ 5、i。。^7、 i。。n、i。。IM3，結(jié)合基于基波正序、負(fù)序電流及諧波電流分離與選擇性虛擬阻抗模塊的選 擇性虛擬阻抗，輸出選擇性虛擬阻抗壓降Vva e，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)無功及諧波功率均衡； 54、 將S2獲得的功率控制環(huán)的參考電壓信號(hào)'與S3構(gòu)造出的選擇性虛擬阻抗壓降 Vvae相加減，合成的逆變器輸出電壓參考信號(hào)通過采用多諧振比例諧振控制器的電壓電流 雙閉環(huán)控制環(huán)路及正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)得到三相逆變器H橋IGBT所需的觸發(fā)脈沖信號(hào)， 保證整個(gè)微電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型微電網(wǎng)系統(tǒng)功率均衡控制策略，其特征在于，所述的步 驟Sl中將三相逆變器側(cè)電流iub。、三相輸出電壓vCab。和三相輸出電流i 。，通過Clark變 換轉(zhuǎn)換為α β坐標(biāo)軸下的逆變器側(cè)電流輸出電Svcafi和輸出電流Iciafi其變換公式 為： CN 105162134 A _權(quán)利要求書_ _2/6 頁其中，Xab。表示逆變器三相瞬時(shí)輸出電壓V Cab。、輸出電流iMb。和逆變器側(cè)電流iub。，χα e 表示逆變器α β軸瞬時(shí)輸出電Svcafi、輸出電流Iciaf^P逆變器側(cè)電流Uafi。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型微電網(wǎng)系統(tǒng)功率均衡控制策略，其特征在于，所述的步 驟S2具體包括以下子步驟： 521、 利用Clark變換得到的逆變器輸出電壓vCa Ji和輸出電流i。。Ji通過功率計(jì)算模塊 得到瞬時(shí)有功功率P及瞬時(shí)無功功率q，經(jīng)低通濾波器處理后輸出濾波后的平均有功功率P 和無功功率Q，其計(jì)算公式如下所示：其中，ω。為L(zhǎng)PF的截止頻率，LPF的帶寬遠(yuǎn)小于電壓電流雙閉環(huán)控制器的帶寬； 522、 將相位補(bǔ)償下垂控制和二次控制相結(jié)合，得到相位補(bǔ)償下垂控制與二次控制之間 的關(guān)系式為：其中，s表示拉普拉斯算子，Gw(S)表示截止頻率為5Hz的低通濾波器傳遞函數(shù)， Glpf(S) = C〇c/(s+〇c) ;Gfsec (S)表示頻率補(bǔ)償 PI 控制器，Gfsec(S) = kpf+kif/s，kpf、kif分另Ij 表示二次頻率恢復(fù)控制器中比例積分（PI)控制器的比例及積分系數(shù)；Gpa(s)表示鎖相環(huán) 的傳遞函數(shù)，Gpa(S) = 1八τ s+1)，τ表示一階鎖相環(huán)的時(shí)間常數(shù)；Gd(s)表示二次控制中 的通信延時(shí)，Gd(S) = lAs+1.5cos) ;kd表示新增相位補(bǔ)償?shù)谋壤鲆?；G_Js)表示二次控 制中電壓幅值補(bǔ)償PI控制器，Gf3sf3tl (S) = kp+kb/s，kpf；，kif；表示二次控制電壓幅值恢復(fù)控制 中PI控制器的比例及積分系數(shù)；ωΜ(；為相位補(bǔ)償和二次控制結(jié)合的輸出角頻率，E _為功率 控制環(huán)輸出電壓幅值；?4；和4表示微電網(wǎng)二次控制中的頻率和電壓幅值參考值；kp和k q表示頻率和電壓幅值的下垂系數(shù)； 523、 利用公式（3)~（4)得到功率控制環(huán)輸出電壓幅值EM(；和P-f下垂時(shí)的相位δ p， Sp結(jié)合下垂控制中新增相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)的相位增量δ d計(jì)算微電網(wǎng)參考相位δ : 5 = 5p+5d (5) 利用EM(；和δ在參考電壓生成器ΕΜ(；Ζ δ作用下生成參考電壓信號(hào)6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型微電網(wǎng)系統(tǒng)功率均衡控制策略，其特征在于，所述的步 驟S3具體包括以下子步驟： 531、 利用經(jīng)Clark變換后的逆變器輸出電流Iciafi，通過基于MF的序分量分解方法 提取出逆變器輸出電流i。。e的基波正序4^、基波負(fù)序4?及諧波分量i。。p, 5、i。。ρ,7、 Lae, n JciafM3，相應(yīng)的MAF傳遞函數(shù)表達(dá)式為：其中，Gmaf(S)表示滑動(dòng)平均濾波器傳遞函數(shù)，Tu表示MF的時(shí)窗長(zhǎng)度； 532、 將輸出電流的正負(fù)序基波及諧波電流分量與基于基波虛擬正序、負(fù)序阻抗及虛擬 可變諧波阻抗的選擇性虛擬阻抗相結(jié)合，輸出虛擬阻抗壓降Vva e和表示基頻正序 虛擬阻抗在a和β軸上的壓降；和Vw;表示基波負(fù)序虛擬阻抗在a和β軸上的壓降； \^和V 表示諧波頻率虛擬可變阻抗壓降，相應(yīng)的選擇性虛擬阻抗壓降表示為：其中，ω。表示基波角頻率，及$和表示基波虛擬正序電阻和電感；,和表示基 波虛擬負(fù)序電阻和電感；Rvih和L Vih代表h次主要諧波分量的可變虛擬電阻和電感，h = -5， 7, -11，13,可根據(jù)負(fù)載特征諧波次數(shù)來擴(kuò)展。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型微電網(wǎng)系統(tǒng)功率均衡控制策略，其特征在于，所述的步 驟S4具體包括以下子步驟： 541、 將S2構(gòu)造的功率控制環(huán)的參考電壓和S3得到的虛擬阻抗電壓降vva e相加減， 構(gòu)造出電壓環(huán)參考信號(hào)vL/；=i4-vvc^ 542、 通過含有多諧振的PR電壓和電流控制器和SPffM技術(shù)輸出三相逆變器H橋IGBT 所需的觸發(fā)信號(hào)：電壓電流雙閉環(huán)控制中多諧振的PR電壓和電流控制器的傳遞函數(shù)Gv(S) 和G1(S)分別為：其中，kpv和k P1表示含多諧振PR控制器的比例增益，k "和k ri表示含多諧振PR控制器 在基頻上的諧振增益，khv和khl表示電壓和電流控制器h次諧波的諧振增益； 結(jié)合選擇性虛擬阻抗、電壓電流雙閉環(huán)控制以及LCL型濾波器，逆變器輸出電壓vca e 的S域表達(dá)式為：其中，X (s) 為L(zhǎng)CL濾波器的逆變器側(cè)電感，C為 LCL濾波器的電容；Xu/^表示基頻虛擬正序阻抗，Zvafiih表示諧波頻率虛擬可變諧波阻抗； Gpwm(S)表示SPffM環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。8.新型微電網(wǎng)系統(tǒng)小信號(hào)建模方法，其特征在于，包括以下步驟： A、 實(shí)時(shí)檢測(cè)微電網(wǎng)系統(tǒng)DG單元中的三相逆變器側(cè)電流iub。、三相輸出電壓vCab。和三相 輸出電流iMb。，并通過Clark變換將檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為α β坐標(biāo)軸下的逆變器側(cè)電流ka{!、 輸出電壓&a e和輸出電流i。a e;利用得到的逆變器輸出電壓V ca e和輸出電流i。a e，計(jì)算 有功功率P和無功功率Q :B、 將相位補(bǔ)償下垂控制和二次控制相結(jié)合，得到相位補(bǔ)償下垂控制與二次控制之間的 關(guān)系式為：其中，s表示拉普拉斯算子，Gw(S)表示截止頻率為5Hz的低通濾波器傳遞函數(shù)， Glpf(S) = C〇c/(s+〇c) ;Gfsec (S)表示頻率補(bǔ)償 PI 控制器，Gfsec(S) = kpf+kif/s，kpf、kif分另Ij 表示二次頻率恢復(fù)控制器中比例積分（PI)控制器的比例及積分系數(shù)；Gpa(s)表示鎖相環(huán) 的傳遞函數(shù)，Gpa(S) = 1八τ s+1)，τ表示一階鎖相環(huán)的時(shí)間常數(shù)；Gd(s)表示二次控制中 的通信延時(shí)，Gd(S) = lAs+1.5cos) ;kd表示新增相位補(bǔ)償?shù)谋壤鲆?；G_Js)表示二次控 制中電壓幅值補(bǔ)償PI控制器，Gf3sf3tl (S) = kp+kb/s，kpf；，kif；表示二次控制電壓幅值恢復(fù)控制 中PI控制器的比例及積分系數(shù)；ωΜ(；為相位補(bǔ)償和二次控制結(jié)合的輸出角頻率，E _為功率 控制環(huán)輸出電壓幅值；和瓦W表示微電網(wǎng)二次控制中的頻率和電壓幅值參考值；kp和k q表示頻率和電壓幅值的下垂系數(shù)； C、 利用二次控制來補(bǔ)償下垂控制頻率及電壓幅值的偏差，二次控制的表達(dá)式如下：其中，E_和ω _分別為二次控制得到的電壓幅值和角頻率信號(hào)； D、 對(duì)式（3)、式（4)及式（11)進(jìn)行線性化，得到小信號(hào)動(dòng)態(tài)模型為：其中，A表示變量在平衡點(diǎn)上的微增量，ω表示二次控制和傳統(tǒng)下垂控制生成的角頻 率，Δ ω表不狀態(tài)變量ω的微增量，AEms表不功率控制環(huán)輸出電壓幅值的微增量，Δ ω MS表示相位補(bǔ)償和二次控制相結(jié)合的輸出角頻率狀態(tài)變量的微增量，AP和AQ分別表示平 均有功和無功功率狀態(tài)變量的微增量； 結(jié)合式（2)，有功功率P和無功功率Q線性化后的小信號(hào)模型表示為：其中，Avep*別為逆變器瞬時(shí)輸出電壓在α β坐標(biāo)下的狀態(tài)變量微增量， Avca和Δν⑶分別為逆變器瞬時(shí)輸出電流在α β坐標(biāo)下的狀態(tài)變量微增量； 根據(jù)式（5)，含相位補(bǔ)償?shù)腜-f下垂控制的線性化小信號(hào)模型表示為：其中，Δ δ d、Δ δ p和Δ δ分別為狀態(tài)變量δ d、δ p和δ的微增量； 在平均有功功率P和平均無功功率Q偏離平衡點(diǎn)時(shí)，得到相位補(bǔ)償?shù)南麓箍刂婆c二次 控制關(guān)系式的小信號(hào)模型為：其中，和Λ。分別為平均有功和無功功率狀態(tài)變量微增量的-階微分；表示 相位補(bǔ)償和二次控制結(jié)合的輸出角頻率狀態(tài)變量微增量一階微分，表示功率控制環(huán) 輸出電壓幅值狀態(tài)變量微增量一階微分； Ε、令[AXJ = [Δ Sk, Δ ω·，ΔΕ·，APk, AQJT，[ASJ = [Avckafi, AiDka{!]T，且 △At為[AXJ的一階微分，得到微電網(wǎng)系統(tǒng)的小信號(hào)模型為：其中，微電網(wǎng)小信號(hào)模型描述了第k(k= 1，2)個(gè)逆變器的P與Q在平衡點(diǎn)上的動(dòng)態(tài)特 性，矩陣MdPNk分別表示為：在矩陣隊(duì)中，變量τι及γ分別表示為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于相位補(bǔ)償和選擇性虛擬阻抗的新型微電網(wǎng)系統(tǒng)及其功率均衡控制策略和小信號(hào)建模方法，系統(tǒng)包括兩路并聯(lián)接入交流母線的DG單元、三相平衡阻性負(fù)載和非線性負(fù)載，DG單元包括依次連接的分布式電源、逆變器、LCL型濾波電路、線路阻抗，兩個(gè)逆變器一次策略控制模塊和一個(gè)二次策略控制模塊；第一DG單元通過第一靜態(tài)開關(guān)接入交流母線，第二DG單元通過第二線路阻抗接入交流母線，三相平衡阻性負(fù)載和非線性負(fù)載分別通過第二靜態(tài)開關(guān)和第三靜態(tài)開關(guān)接入交流母線。本發(fā)明提出一種基于相位補(bǔ)償下垂控制、選擇性虛擬阻抗及二次控制的新型微電網(wǎng)無功及諧波功率均衡控制方法，能夠有效地實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)在非線性負(fù)載下的無功及諧波功率均分。
【IPC分類】G06F17/50, H02J3/01, G06F19/00, H02J3/18
【公開號(hào)】CN105162134
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510528941
【發(fā)明人】韓楊, 沈攀, 李紅, 羅名煜, 李自鵬, 趙玉龍
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日