一种适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法及系统与流程

本发明涉及电力系统配电控制，具体为一种适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法及系统。

背景技术：

1、为了应对环境污染、气候变化、能源枯竭危机等诸多问题，可再生能源开发利用与能源结构转型的进程明显加快，使得以化石能源和水电为主体的传统电力系统逐渐转变为以太阳能和风能等可再生能源为主体的多源并网系统。然而，在多源网络中，逆变器等效线路阻抗的特性与大小关系对系统的功率分配存在较大影响，如果逆变器的等效线路阻抗存在差异，会导致系统的负荷功率不能良好均分进而产生环流，并且环流越大系统功率损耗越大。

2、而且，传统的下垂控制由于无功功率/电压下垂中没有积分环节，这样即使逆变器等效输出阻抗相同，逆变器与公共连接点(pcc)之间的线路阻抗不匹配也会导致输出电压不同，进而影响无功功率的精确均分。经对现有技术文献的检索发现，丁世荣等人介绍了一种虚拟阻抗分段设计的方法，但该方法没有考虑到对虚拟阻抗值的进一步调整，这样容易造成母线电压跌落，影响系统稳定性。

3、基于上述问题，本发明提出了一种适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法，旨在改善系统无功功率分布，减小系统环流，提升运行稳定性，并维持直流母线电压稳定。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

3、本发明的第一方面在于提供一种适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法，包括：基于获取的并网逆变器历史负荷数据建立多源网络模型；通过所述多源网络模型监测并计算线路无功功率比值，根据所述线路无功功率比值的偏差程度分段设计虚拟阻抗参数；在电压闭环控制环节监测输出端直流母线电压，通过评估所述输出端直流母线电压的偏差程度分段调整所述虚拟阻抗参数，实现对并网逆变器的稳定运行控制。

4、作为本发明所述的适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法的一种优选方案，其中，所述线路无功功率比值的计算包括：

5、线路无功功率的分配与线路阻抗的大小有关，且线路阻抗差异会影响无功功率的分配情况，设定并联的两条线路上分别有并网逆变器a和并网逆变器b，则所述并网逆变器a和并网逆变器b的输出无功功率的计算为：

6、

7、

8、其中，qa表示并网逆变器a的输出无功功率，qb表示并网逆变器b的输出无功功率，ua表示并网逆变器a的输出电压，u0表示逆变器并联母线电压，xa表示线路a的阻抗，ub表示并网逆变器b的输出电压，xb表示线路b的阻抗；

9、根据所述并网逆变器a和并网逆变器b的输出无功功率计算线路无功功率的比值，表示为qa/qb＝(ua-u0)xb/(ub-u0)xa，通常忽略(ua-u0)/(ub-u0)的影响，则所述线路无功功率的比值表示为：

10、qa/qb≈xb/xa。

11、作为本发明所述的适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法的一种优选方案，其中，包括设定qa/qb＝kq、xa/xb＝kx，则有kq＝1/kx，即并网逆变器无功功率的比值kq与等效线路阻抗的比值kx成反比关系。

12、作为本发明所述的适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法的一种优选方案，其中，所述虚拟阻抗参数的分段设计包括：

13、基于获取的并网逆变器历史负荷数据得到所述虚拟阻抗参数的最大经验数值kqmax和最小经验数值kqmin；

14、当所述并网逆变器无功功率的比值小于所述最小经验数值kqmin，说明线路阻抗差异小，此时所述虚拟阻抗参数xv取所述最小经验数值kqmin；

15、当所述并网逆变器无功功率的比值大于所述最大经验数值kqmax，说明线路阻抗差异大，此时所述虚拟阻抗参数xv取所述最大经验数值kqmax；

16、当所述并网逆变器无功功率的比值大于所述最小经验数值kqmin小于最大经验数值kqmax，此时所述虚拟阻抗参数xv取所述并网逆变器无功功率的比值。

17、作为本发明所述的适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法的一种优选方案，其中，所述输出端直流母线电压的监测包括：

18、在电压闭环控制引入虚拟电感的负反馈环节，通过电流传感器或霍尔传感器设备实时检测并网逆变器输出端的电流；

19、将检测的三相电流信号经过dq坐标变换后得到id与所述虚拟阻抗参数xv相乘，并将结果负反馈到电压闭环控制输入端，实现实时监测逆变器输出端直流母线的电压情况。

20、作为本发明所述的适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法的一种优选方案，其中，所述虚拟阻抗参数的分段调整包括：

21、基于获取的并网逆变器历史负荷数据结合监测的输出端直流母线电压情况得到所述输出端直流母线电压的最大经验数值udcmax和最小经验数值udcmax；

22、为了获得更好的电压跌落抑制效果，当所述输出端直流母线电压小于所述最小经验数值udcmin，说明无功补偿过度，需适当减小所述虚拟阻抗参数xv，直到所述输出端直流母线电压大于等于所述最小经验数值udcmin；

23、当所述输出端直流母线电压大于所述最大经验数值udcmax，说明无功补偿不足，需适当增加所述虚拟阻抗参数xv，直到所述输出端直流母线电压小于等于所述最大经验数值udcmax；

24、当所述输出端直流母线电压大于等于所述最小经验数值udcmin小于等于所述最大经验数值udcmax，此时输出所述虚拟阻抗参数xv，即最优虚拟阻抗值xv,ip。

25、作为本发明所述的适应多源网络的并网逆变器稳定控制方法的一种优选方案，其中，传统的下垂控制算法通过有功和无功调节输出频率电压，但由于线路的电阻影响，无功功率和有功功率间存在耦合影响系统的稳定和精准度，故引入虚拟阻抗参数，动态调整多源网络的线路的无功功率分配，实现对并网逆变器的稳定运行控制，抑制直流母线电压跌落。

26、本发明的第二方面在于提供一种适应多源网络的并网逆变器稳定控制系统，包括：

27、模型建立单元，用于基于获取的并网逆变器历史负荷数据建立多源网络模型；

28、参数分段设计单元，用于通过所述多源网络模型监测并计算线路无功功率比值，根据所述线路无功功率比值的偏差程度分段设计虚拟阻抗参数；

29、参数分段调整单元，用于在电压闭环控制环节监测输出端直流母线电压，通过评估所述输出端直流母线电压的偏差程度分段调整所述虚拟阻抗参数，实现对并网逆变器的稳定运行控制。

30、本发明的第三方面在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行本发明任一实施例所述方法的步骤。

31、本发明的第四方面在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，包括：

32、所述计算机程序指令被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述方法的步骤。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：①本发明改进的下垂控制算法通过引入虚拟阻抗，动态调整多源并网系统的线路的无功功率分配，从而提升了系统并网运行的稳定性；②本发明通过监测并计算线路无功功率比值，动态分段设计虚拟阻抗值，以降低线路阻抗差异，减小系统无功环流，降低系统无功损耗；③本发明通过监测输出端直流母线电压，动态分段调整虚拟阻抗值，以维持直流母线电压稳定，抑制电压跌落。