微电网中分布式电源逆变器数字多环反馈控制方法.pdf

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1、第34卷第1期东北电力大学学报V0l_34．No．12014年2月JournalOfNortheastDianliUniversityFeb．．2014文章编号：1005—2992(2014)01—0039一O8微电网中分布式电源逆变器数字多环反馈控制方法李国庆，王星宇，王鹤(东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012)摘要：逆变器是微电网运行与控制的重要基础，本文基于逆变器的离散数学模型提出了一种微电网中分布式电源逆变器的数字多环反馈控制方法。电流控制内环采用无差拍控制实现两个采样周期内对参考值的快速跟踪。中间的电压控制环在同步旋转坐标系下实现电压幅值和频率的解耦控制

2、，并采用重复控制方法抑制周期性的扰动，能够有效地抑制微电网中不平衡和非线性负荷引起的负序和谐波干扰。外围的功率控制器通过模拟下垂特性实现与微电网中其他分布式电源逆变器之间的协调。本文还对各个控制环节的闭环稳定性进行分析和参数设计，并通过仿真实验证明了方法的有效性。关键词：：微电网；逆变器；多环反馈控制；无差拍控制；重复控制中图分类号：TM732文献标识码：A很多分布式电源都需要通过电力电子接口设备与微电网相连。实现直流一交流变换的逆变器是微电网运行与控制的重要基础，逆变器控制的主要目标是控制输出电压的幅值和相角并输出一定的有功和无功功率_】J。文献[4]、[5]主要研究微电

3、网中逆变器的控制方法，对微电网的并网及孤岛运行方式分别进行研究，详细介绍了逆变器的恒功率控制(PQ控制)和恒压恒频控制(V—f控制)方法。文献[6]提出了一种微电网中逆变器的下垂控制方法，模拟高压电力系统中发电机的频率和端电压与所输出的有功功率和无功功率之间的下垂特性来协调多个分布式电源。微电网中含有大量的非线性和不平衡负荷，会造成严重的负序和谐波干扰，微电网中逆变器的控制方法需要具有抑制非线性和不平衡负荷干扰的能力。文献[7]提出了一种分布式电源逆变器的正序／负序电流控制方法，能够使输出电压有效避免非线性负荷的影响。文献[8]一[9]将分布式电源逆变器模仿有源滤波器运行，

4、通过注入谐波电流来抵消非线性或不平衡负荷引起的干扰，改善电压波形。微电网中负荷的非线性和不平衡是同时存在的，现有文献大多没有同时计及它们的影响。此外，注入谐波电流改善电压波形的方法只能针对其中某些谐波或不平衡进行抵消，而且向微电网中注入谐波电流会引人新的谐波源，同时减少了分布式电源正常的功率输出。本文对微电网中分布式电源逆变器的数字多环反馈控制方法进行研究，在不向微电网中注入谐波电流的情况下改善分布式电源逆变器的输出电压波形。采用无差拍控制提高算法的跟踪速度，采用重复控制方法抑制非线性和不平衡负荷引起的周期性扰动，并通过模拟下垂特性与其他分布式电源逆变器协调，仿真实验结果证

5、明了本文提出方法的有效性。收稿日期：2013—10一l0基金项目：长江学者和创新团队发展计划(IRT1114)作者简介：李国庆(1963一)，男，东北电力大学电气工程学院教授，博士，博士生导师，主要研究方向：电力系统安全性分析与控制、电力系统继电保护和配电系统自动化等领域的理论与应用．东北电力大学学报第34卷1微电网与分布式电源的结构与组成1．1微电网的结构和组成本文选择的微电网主体结构，见图1。10kV···--—————-———----------微电网中心控制器(MicroGridCentralController，MGCC)安装在中压一低压变电站，对微电网进行统38

6、0V--·———-、●-MGCC一的协调控制；负荷控制器(LoadController，LC)和--一微电源控制器(MicrosourceController，MC)从属于MCMGCC，分别控制具体的负荷和微电源；MGCC和LC、MC之间需要建立可靠的通信连接。本文采翠籍2蚤用的微电网结构中包含有2个直流分布式电源和3图1微电网结构与组成个负荷。直流分布式电源通过逆变器向微电网供电；负荷1、负荷2和负荷3分别是三相对称线性负荷、三相不对称线性负荷和三相对称非线性负荷。1．2直流分布式发电单元图2为直流分布式发电单元由主电路部分、测量部分和控制部分组成。主电路部分包括直流电源

7、、逆变器、LC滤波器、连接变压器和断路器，电源发出的直流电经逆变和滤波后通过连接变压器和断路器接入微电网；测量部分由采样保持电路、数字锁相环(PLL)和abc／dq变换模块组成，通过采样保持图2直流分布式发电单元结构与组成电路对主电路中的电压和电流进行数字i贝0量，由数字PLL跟踪频率和相位，并通过abc／dq变换得到所需的同步旋转坐标系下的各个电压和电流分量；逆变器控制部分由电流控制环、电压控制环和功率控制器3个部分组成，将在下一节详细介绍。2分布式电源逆变器多环反馈控制方法在本文提出的分布式电源逆变器多环反馈控