一種兼具電壓不平衡補償和諧波抑制的微電網多逆變器控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種兼具電壓不平衡補償和諧波抑制的微電網多逆變器控制方法，屬 于分布式發電及智能電網技術領域。
【背景技術】
[0002] 新能源發電系統的廣泛使用，使得基于多種分布式電源、負載W及儲能裝置的微 電網系統成為智能電網的基本單元。微電網由分布式微源、能量轉換裝置及本地負載通過 網絡互聯組成，是能夠實現自我控制、保護和管理的局部發電系統，可在孤島與并網兩種狀 態下運行。在微電網中，許多分布式微源均通過逆變器接口接入交流母線，從而形成了一種 多逆變器并聯運行環境。
[0003] 在=相逆變器構成的微電網中，當交流母線上連接=相不平衡負載時，微電網支 撐電壓將出現=相不平衡，致使微電網系統的穩定性和可靠性大大降低。我國電力系統公 共連接點正常電壓不平衡度允許值為2%，短時不超過4%，因此，當微電網中接有不平衡 負載時，需要考慮如何改變逆變器的控制策略，進而實現負載的不平衡補償該一問題。
[0004] 除不平衡負載W外，非線性負載帶來的諧波給微電網中的逆變器并聯運行帶來巨 大挑戰，該也是困擾微電網領域研究人員的技術難題。
[0005] 為了解決W上提到的不平衡負載和非線性負載給微電網正常運行帶來的電能質 量問題，目前大多在微電網中配置相關電能質量調節裝置，例如，統一電能質量調節器、有 源電力濾波器等。但是，該樣增加了微電網系統的復雜程度，使得系統的可靠性降低，系統 硬件成本和維護成本也隨之上升。
[0006] 針對接有=相不平衡負載和非線性負載的微電網系統，如若能調節各分布式發電 單元中的逆變器控制策略，從而調整逆變器向微電網中注入的有功功率和無功功率，既能 實現公共母線電壓不平衡補償，又可W對特征次諧波進行治理，將是一種十分有意義的解 決途徑。
[0007] 在現有技術中與本發明申請相關的內容主要有W下幾篇文獻：
[000引《電力系統自動化》第35卷第9期發表了《含非線性及不平衡負荷的微電網控制 策略》，針對微電網中某一分布式發電單元所帶本地負荷為非線性不平衡負荷的情況，該文 提出了基于dq坐標的非線性不平衡負荷補償算法。此方法僅對帶有非線性不平衡負荷的 單個分布式發電單元適用，文中研究的微電網公共負荷仍然為線型普通負荷。公共負荷連 接于公共母線上，如果其包含有非線性負荷和不平衡負荷，將會對公共母線電壓產生直接 影響，進而影響整個微電網系統的運行。所W，研究公共負荷為非線性不平衡負荷時的微電 網逆變器并聯控制策略，更具挑戰性，也更有意義。
[0009]《電力系統保護與控制》第41卷第16期發表了《具有電壓補償功能的微網逆變器 控制研究》，針對并網逆變器正常并網發電時微電網內電壓不平衡、諧波對微電網逆變器控 制影響，該文提出了一種加入獨立比例項的PVPI控制，并將其應用于基于儲能并網逆變器 控制中。文中PVPI控制應用于逆變器的并網控制，然而，不能夠解決孤島微電網因不平衡 負載和非線性負載引起的電壓=相不平衡、出現諧波環流等問題。
[0010] 中國專利文獻CN103368191B公開了一種微電網多逆變器并聯電壓不平衡補償方 法。該方法包括不平衡補償環、功率下垂控制環及電壓電流環=個部分。在傳統功率下垂控 制基礎上，通過檢測=相負序電壓和電流，并引入一個負序無功電導礦-G不平衡下垂控制 環，合成并修正指令電流參考值，W實現微電網電壓的不平衡補償。通過P-f、Q-EW及礦-G 下垂控制，各分布式電源逆變器能獨立調節輸出基波頻率、電壓幅值和不平衡補償電導，并 能實現各逆變器之間有功、無功均衡分配。電壓電流控制環采用準諧振PR控制實現電壓的 無靜差控制、采用無差拍控制實現內環電流的精準控制。然而，該方法所設及的電氣量均為 各分布式發電單元中逆變器自身的電壓電流關系，而公共連接點的電壓不可知，不能夠直 接、精確地表達公共母線上的復雜運行環境；故而此方法還需要進一步完善和改進。此外， 該專利未設及連接有非線性負載時需要進行諧波抑制該一問題。
[0011] 中國專利文獻CN103227581B公開了一種諧波下垂控制的逆變器并聯諧波環流抑 制方法。包括諧波下垂控制、功率下垂控制及電壓控制。諧波下垂控制通過快速傅里葉FFT 變換分頻檢測特征次諧波功率，根據諧波下垂特性，計算出逆變器輸出的特征次諧波參考 電壓；功率下垂控制計算出基波參考電壓；兩者合成作為逆變器輸出參考電壓，從而有效 地降低逆變器輸出電壓崎變，抑制逆變器間諧波環流，實現功率精確分配。然而，該專利需 要對瞬時有功功率和瞬時無功功率進行快速傅里葉變換，分頻檢測出各特征次諧波功率， 然后再對各特征次諧波分別計算并合成諧波參考電壓，具體實施過程過于復雜，程序計算 量比較大，可能會影響系統的快速響應速度。此外，該方法用于單相逆變器控制，主要用于 公共母線接有非線性負載的場合，不能夠應用于接帶=相不平衡負載的場合。
[0012] 中國專利文獻CN102437589B公開了一種單相太陽能發電多逆變器并聯功率均分 控制方法，克服了電壓電流雙環均為PID控制的不足。然而，該專利側重于將PID控制方法 與無差拍控制方法結合使用，主要應用在接帶線性負載的分布式發電系統該一理想的運行 條件下，不能夠接帶=相負載。
[0013] 中國專利文獻CN103715704A公開了一種微電網公共母線電壓不平衡抑制方法。 該方法對微電網系統PCC節點處母線負序電壓進行直接補償，微電網中的各個分布式電源 能夠自動響應微電網PCC節點處母線電壓不平衡度的變化，自適應調整負序電壓補償控制 器扣VC)，使得各個分布式電源按照其額定負序無功容量輸出負序無功，維持PCC節點處母 線的電壓平衡度。然而，當微電網系統接有非線性負載時會有大量諧波產生，該方法對諧波 不能夠起到諧波抑制作用，所W該方法不能適用于同時連接有S相不平衡負載和非線性負 載的微電網系統。
[0014] 綜上所述，現有技術并未針對孤島微電網系統同時連接有=相不平衡負載和非線 性負載該一復雜運行條件提出較好的解決方案。
【發明內容】
[0015] 針對現有技術的不足，本發明公開了一種兼具電壓不平衡補償和諧波抑制的微電 網多逆變器控制方法。
[0016] 本發明的技術方案如下；
[0017] 一種兼具電壓不平衡補償和諧波抑制的微電網多逆變器控制方法，該方法在孤島 微電網多逆變器并聯系統運行，所述孤島微電網多逆變器并聯系統包括若干分布式發電單 元、公共母線、非線性負載、=相不平衡負載、集中控制器，所述若干分布式發電單元之間并 聯連接，所述若干分布式發電單元通過饋線連接所述公共母線，所述公共母線上設有所述 非線性負載、所述=相不平衡負載及所述集中控制器，所述分布式發電單元包括順次連接 的微源、立相全橋逆變電路、濾波電感L、濾波電容C、饋線，所述分布式發電單元還包括本 地控制器、驅動保護電路，所述=相全橋逆變電路包括六個功率開關管；
[001引所述集中控制器對所述公共母線電壓進行采樣處理和計算，所述集中控制器的輸 出量通過低帶寬通信傳送至所述若干分布式發電單元的本地控制器中，所述本地控制器輸 出量通過所述驅動保護電路驅動所述=相全橋逆變電路中六個功率開關管的開通與關斷； 具體步驟包括：
[0019] (1)集中控制器對公共母線電壓向量v,b。進行采樣、處理與計算，得到dq坐標系下 公共母線電壓不平衡因數向量UCRdq、h次諧波分量正序補償參考向量Cdqh+W及h次諧波分 量負序補償參考向量Cdqh-，并通過低帶寬通信輸送至各分布式發電單元的本地控制器中； 其中，h是指特征次諧波的次數，h= 3, 5, 7, 9 ;
[0020] (2)在每個采樣周期的起始點，各分布式發電單元的本地控制器對濾波電感電流 向量i^b。、濾波電容電壓向量VMb。、饋線電流向量分別進行采樣與處理；其中，Uabc= 山3iLbijT，V〇abc= [V0aV0bVJT，i0abc= [i0ai0b王。。]了;^3、王化、王1。分別為濾波電感電流 向量iLab。中a相、b相、c相電流值，v。a、v。b、v。。分別為濾波電容電壓向量v。ab。中a相、b相、 C相電壓值，i。。、iab、i。。分別為饋線電流向量i。。1^。中a相、b相、c相電流值；
[0021] (3)在各分布式發電單元的本地控制器中，采用油C-a