行一致性迭代運(yùn)算。
[0057] 微電網(wǎng)中的并網(wǎng)逆變器如光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)力發(fā)電逆變器、儲(chǔ)能逆變器等，無論 是經(jīng)過MPPT (最大功率點(diǎn)跟蹤算法）計(jì)算的最佳功率工作點(diǎn)，或是根據(jù)儲(chǔ)能狀態(tài)得到的輸 出有功功率或者基波無功功率，都是工作在給定的工作有功功率下，而且和逆變器的額定 視在功率相比，都會(huì)有一定的剩余容量，所W每臺(tái)逆變器的剩余容量S,可W表示為式
[0058] Sj=非巧-鴻 (巧）
[0059] Sw為DG i的額定視在功率，P P Q汾別為DG i的給定輸出有功功率和基波無功功 率。設(shè)有連通關(guān)系的群組中多功能逆變器的個(gè)數(shù)除特殊逆變器DG。外，還有n臺(tái)，每臺(tái)逆變 器將自己的剩余容量信息每隔A t時(shí)間發(fā)送給鄰近的逆變器，同時(shí)也會(huì)接收到鄰近其他逆 變器的剩余容量信息，對(duì)應(yīng)式巧）的迭代方式，初始值均為逆變器各自的剩余容量，在每一 個(gè)At時(shí)間內(nèi)通過有限時(shí)間一致性算法的K次迭化可W得到一個(gè)穩(wěn)定的平均值，即式（16)
(16)
[OOW] S/表示S輯過K次迭代后的值。同理DG。計(jì)算所得到的并網(wǎng)點(diǎn)h次諧波電流補(bǔ) 償分量Chdq和無功電流補(bǔ)償分量Cqdq也作為DG。共享的信息，每隔At時(shí)間與鄰近的逆變器 共享一次，由于補(bǔ)償參考中含有無功和指定次諧波多個(gè)變量，采用式（17)定義的向量表示 DG,的全部補(bǔ)償分量C ,:
[0062] C,= [C"dq，C,hjT化=3,5,7，11) (17) 陽(yáng)06；3] C,qdq、C，hdq分別表示DG，的無功和補(bǔ)償分量。利用式（9)的迭代方法，DG。的補(bǔ)償分 量初始值為Chdq、Cqdq,而其他的DG初始值均為0。在每一個(gè)At時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了 K次迭代計(jì) 算后，=層通訊層得到的補(bǔ)償參考達(dá)成一致，如式（18)所示
W65] 迭代完成后，由式（18)得到的補(bǔ)償參考傳遞給二層補(bǔ)償控制層后，通過式（19) 計(jì)算DG,的最終旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的指令電流，再將補(bǔ)償指令電流傳遞給一層的本地控制。其 中C，dq包含了DG廝需補(bǔ)償?shù)闹付ù沃C波和無功電流成分，最終DG,的補(bǔ)償分量可W表示為 ICRj
[0068] 即每臺(tái)逆變器通過與相鄰逆變器之間的通訊，達(dá)到了按照其剩余容量比例分配補(bǔ) 償電流的結(jié)果。然后通過圖2所示的一層控制，首先利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)反變換，TdqhM。和Tdqe/gb。 分別對(duì)應(yīng)變換矩陣Tgbt/dqh和Tgbe/dq。的逆矩陣，得到abc坐標(biāo)下制定次諧波和無功電流的補(bǔ) 償指令，將其與通過式（20)計(jì)算得到的功率跟蹤指令電流相加，便得到DG,的全部指令電 流。指令電流和DG的輸出電流相比較，結(jié)果通過多重諧振控制器進(jìn)行跟蹤，值得指出的是 多重控制器的諧振頻率和需要消除的指定諧波頻率相同。多重控制器的結(jié)果再結(jié)合并網(wǎng)電 壓前饋控制和限幅環(huán)節(jié)，采用SPWM調(diào)制得到逆變器的開關(guān)信號(hào)。到此，DG,實(shí)現(xiàn)了在并網(wǎng)輸 出有功功率的同時(shí)，通過分布式通訊的有限時(shí)間一致性算法，實(shí)現(xiàn)了逆變器群體按比例分 攤，智能補(bǔ)償并網(wǎng)點(diǎn)PCC處指定次諧波和無功電流的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于微電網(wǎng)中多功能并網(wǎng)逆變器并聯(lián)的群體智能控制方法，其特征在于，微電 網(wǎng)中的每臺(tái)逆變器都通過本地控制和與鄰近逆變器的通訊，實(shí)現(xiàn)群組對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)PCC 處指定次諧波和無功電流補(bǔ)償，并且每臺(tái)逆變器的補(bǔ)償分量正比于各自的剩余容量；每臺(tái) 逆變器的本地控制都采用分為三層的分層控制策略：一層為跟蹤控制，用來實(shí)現(xiàn)每臺(tái)逆變 器的指令無差跟蹤功能；二層為補(bǔ)償分量計(jì)算層，用來計(jì)算每臺(tái)逆變器所需的諧波和無功 電流補(bǔ)償指令，并將補(bǔ)償指令傳遞給一層控制；三層為通訊層，通過與鄰近的逆變器進(jìn)行數(shù) 據(jù)通訊，利用有限時(shí)間一致性迭代算法得到通訊層中傳遞數(shù)據(jù)的平均值，并將其送到二層 控制；其中有一臺(tái)指定逆變器（DG。)，在其一層控制中單獨(dú)設(shè)有對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)PCC處指定次諧波 和無功電流進(jìn)行檢測(cè)的模塊，能將檢測(cè)到的結(jié)果經(jīng)過處理后傳遞給三層控制； 所述的群體智能控制方法包括以下步驟： (1) 由連接在并網(wǎng)點(diǎn)PCC處的指定逆變器（DG。）對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行采樣，通過其一層控制 中獨(dú)有的指定次諧波和無功電流檢測(cè)模塊，分離出并網(wǎng)電流中指定次諧波電流和無功電流 的成分，并測(cè)得相應(yīng)的諧波指標(biāo)和功率因數(shù)；用電網(wǎng)規(guī)定的指定次諧波的畸變率減去測(cè)得 的相應(yīng)次諧波畸變率，經(jīng)過補(bǔ)償諧波次數(shù)選擇環(huán)節(jié)后，結(jié)果通過一個(gè)限幅控制器；限幅的結(jié) 果經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，與相應(yīng)次數(shù)的諧波分量和無功分量相乘，即得到并網(wǎng)點(diǎn)電流中需要補(bǔ)償?shù)?諧波和無功的全部分量；指定逆變器（DG。）將其檢測(cè)出的全部補(bǔ)償分量每隔At時(shí)間傳遞 給三層通訊層，利用通訊與鄰近的逆變器共享此信息； (2) 各逆變器的二層補(bǔ)償控制先計(jì)算各自的剩余容量，并將數(shù)據(jù)每隔At時(shí)間提供給 通訊層； (3) 各逆變器的通訊層中交換的數(shù)據(jù)含有逆變器的剩余容量和各自的補(bǔ)償分量，在每 一個(gè)At的迭代開始時(shí)，除指定逆變器（DG。）的初始補(bǔ)償分量為自身檢測(cè)到的PCC點(diǎn)處全部 所需補(bǔ)償?shù)姆至?，其余逆變器的初始補(bǔ)償分量均為〇 ;通過有限時(shí)間一致性算法進(jìn)行迭代， 運(yùn)算結(jié)果為逆變器群組剩余容量的平均值和補(bǔ)償容量的平均值，然后將這兩個(gè)平均值傳遞 給二層補(bǔ)償層； (4) 二層補(bǔ)償控制把各逆變器的自身的剩余容量除以接收到的群組剩余容量平均值 后，再與接收的補(bǔ)償容量平均值相乘，得到最終的補(bǔ)償電流指令，并傳遞給一層跟蹤控制； (5) 各逆變器的一層跟蹤控制接收到補(bǔ)償電流指令后，針對(duì)諧波、無功電流利用與其旋 轉(zhuǎn)速度相對(duì)應(yīng)的反坐標(biāo)變換，獲得abc自然坐標(biāo)系下的補(bǔ)償電流指令，補(bǔ)償電流指令和輸 出基波有功、無功電流指令一起作為電流閉環(huán)的指令值；為了保證多功能并網(wǎng)逆變器的輸 出電流準(zhǔn)確地跟蹤其指令電流，采用多諧振頻率的比例諧振控制保證其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)能 力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定逆變器（DG。）具有補(bǔ)償諧波次數(shù) 選擇環(huán)節(jié)：當(dāng)指定逆變器（DG。）進(jìn)行諧波補(bǔ)償后的剩余容量小于設(shè)定的閾值時(shí)，對(duì)進(jìn)行補(bǔ)償 的諧波電流進(jìn)行選擇，首先放棄對(duì)指標(biāo)偏差絕對(duì)值最小的次數(shù)諧波的補(bǔ)償，然后再比較其 補(bǔ)償后的剩余容量，若比閾值小則繼續(xù)進(jìn)行上述的操作。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在通過有限時(shí)間一致性算法進(jìn)行迭代時(shí)， 采用圖形發(fā)現(xiàn)算法獲得全部有連接關(guān)系的逆變器群組的數(shù)量和拉普拉斯矩陣及其特征值， 并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)群組逆變器結(jié)構(gòu)的變化情況，更新相應(yīng)的逆變器數(shù)量和拉普拉斯矩陣；然后構(gòu) 建一個(gè)特殊的迭代系數(shù)矩陣，實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間一致性算法的運(yùn)算。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述并網(wǎng)電流中的指定次諧波電流，是指 3、5、7、11次諧波電流；所述諧波指標(biāo)，是指3、5、7、11次諧波的畸變率；所述諧波指標(biāo)和功 率因數(shù)是通過基波旋轉(zhuǎn)角速度和諧波相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角速度同步坐標(biāo)變換和二階低通濾波后 計(jì)算得到。
【專利摘要】本發(fā)明涉及微電網(wǎng)和電能質(zhì)量管理，旨在提供一種用于微電網(wǎng)中多功能并網(wǎng)逆變器并聯(lián)的群體智能控制方法。該方法針對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)PCC處的指定次數(shù)諧波、無功電流，采用一種多功能逆變器群體智能控制策略，采用基于有限時(shí)間一致性算法的全分布式分層控制方案進(jìn)行補(bǔ)償，并實(shí)現(xiàn)各分布式電源按照自身剩余容量比例分?jǐn)傃a(bǔ)償容量的控制方法。本發(fā)明在不增加微電網(wǎng)額外電能質(zhì)量治理設(shè)備的基礎(chǔ)上，克服了單臺(tái)逆變器在補(bǔ)償諧波、無功電流方面剩余容量不足的缺陷；在不采用中央控制器的情況下，實(shí)現(xiàn)多功能逆變器群組按剩余容量比例分?jǐn)傃a(bǔ)償容量的功能。本發(fā)明可以降低微電網(wǎng)的投資和運(yùn)行維護(hù)成本，改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，具有很強(qiáng)的靈活性。
【IPC分類】H02J3/01, H02J3/18
【公開號(hào)】CN105391071
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510916005
【發(fā)明人】程沖, 楊歡, 湯勝清, 金磊, 趙榮祥
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日