提高微电网孤岛运行下垂控制动态性能的策略

微网孤岛运行方式下,传统电压/频率下垂控制方法导致输出电压幅值和频率动态响应依赖于下垂增益、稳态运行点和滤波器参数。为消除这种依赖关系,通过小信号建模分析,在电压外环控制环节引入辅助控制信号,改变逆变器输出扰动方程,构造理想小信号模型,从而提高下垂控制动态性能。该策略能有效抑制输出电压幅值和频率的波动,削弱有功功率和无功功率的振荡,缩短系统暂态调整时间,并且避免了参数辨识,易于控制方法的实现。基于Matlab/Simulink的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

低压微电网逆变器的自调节下垂系数控制策略

由于传统下垂控制的微电网逆变器在离网状态下输出电压的幅值和频率不稳定,提出一种改进的自调节下垂系数控制,且加入电压和频率的误差反馈,减小了微电网在离网运行状态下负荷突变所引起的输出电压幅值和频率的偏差,且增强了其动态性能。同时传统的三相逆变器控制基于dq旋转坐标系,其并网功率冲击较大,而基于αβ静止坐标系下的控制能有效减小并网时的功率冲击,提高了系统的稳定性。仿真验证了该控制策略的正确性和有效性。     

光伏并网逆变器并联运行的预测控制研究

以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出新的下垂控制策略。将光伏逆变器并联系统的下垂控制与三相光伏并网逆变器的模型预测控制相结合,由下垂控制部分实现并联逆变器输出有功、无功功率对其输出电压幅值及相位控制,并以此作为预测控制的参考电压信号,经优化后,选择最优控制量作用于三相光伏逆变器。实验结果表明,在空载投入负载,部分动力丢失情况下,该控制策略均能较好地实现对并联系统负载功率的均分及对各并联光伏逆变器的优化控制。     

考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究

针对传统微网并联多逆变器运行控制策略仅能在某种程度上抑制系统中的环流,抑制后的环流仍然比较大的问题,提出考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究。首先,建立微网并联多逆变器模型;基于微网并联多逆变器模型,计算微网并联多逆变器输出有功功率和无功功率;根据计算出的数据,提出改进后的下垂控制方法,对系统进行控制,以减小系统的环流值,控制微网并联多逆变器稳定运行。仿真实验结果显示,在存在环流干扰条件下,当有功功率和无功负载出现变化时,采用所提方法对微网并联多逆变器进行控制,其输出功率和输出频率会随着有功功率和无功负载的变化而产生相应的变化,实现了微网并联多逆变器稳定运行,说明该方法在微网并联多逆变器稳定运行控制研究方面有一定的参考价值。     

基于改进下垂控制的孤岛微网逆变器并联技术研究

逆变器并联系统在等效输出阻抗呈阻性条件下无法适用传统下垂控制方法，在对逆变器并联系统功率分配精度影响因素，以及传统下垂控制方法分析的基础上，提出了一种改进下垂控制方法。该方法首先利用虚拟复阻抗解决系统等效输出阻抗呈阻性条件下下垂控制的适用性问题，然后针对由此产生的电压跌落和频率偏差问题，提出了一种结合积分补偿器的功率二次函数项变下垂系数改进控制方法，并引入电压和频率微分调节器改善系统动态调节性能。最后通过仿真验证了该改进下垂控制方法在孤岛微网条件下的有效性和可靠性。     

一种改进的逆变器并联功率解耦控制策略

针对传统下垂控制在逆变器并联系统中应用所带来的功率控制耦合及稳定性问题,在分析了传统下垂理论及已有解耦控制方法的基础上,提出了一种基于电压频率幅值变换并加入微分环节的改进的下垂控制策略。电压频率幅值变换实现功率的直接解耦控制,微分环节实现系统的快速动态响应。结合2台单相电压型逆变器搭建了并联系统仿真模型,仿真结果证实了该控制策略的可行性。     

基于小交流信号注入的接口变换器二次控制方法

在交直流混合微网中,双向接口变换器是连接交流子网和直流子网的桥梁,对系统的安全稳定运行和功率的合理分配起着举足轻重的作用。目前,双向下垂控制方法广泛用于双向接口变换器的控制中,它是通过检测直流母线侧电压和交流母线侧频率来反映直流子网和交流子网的功率需求,进而控制功率的流动。然而,这种方法会使变换器输出的电压和频率存在偏差,同时,在实际中,每个变换器的参数和输出阻抗也不会完全相同,这也会造成功率在并联变换器之间分配不精确。为了解决以上问题,以双向下垂控制为基础,提出了小交流信号注入的新型二次控制方法,在该方法中小交流信号在并联的各变换器之间如同一种通讯信号,其频率和接口变换器输出基波电压的下垂偏置成下垂关系。该方法可以使变换器输出的电压和频率恢复到额定值,同时,可以使并联变换器之间的功率精确分配。matlab/simulink仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于改进下垂控制的逆变器并联运行技术

为了实现逆变器并联系统中负荷功率的合理分配,针对输电线路阻抗不同的情况,给出一种基于逆变器输出端电压调节的改进下垂控制方案。利用逆变器参考电压幅值与其输出功率的关系,粗略调节其参考电压的幅值,针对该环节导致的电气波动量大的问题,加入通过下垂系数调节逆变器输出端电压的微调环节。利用该方案对通过不同输电线路并联的两台同容量逆变器进行仿真,并与采用传统下垂控制方案的结果进行比较分析。仿真结果表明,改进下垂控制方案不但能够保证并联逆变器之间的负荷功率均分以及优质的电能质量,而且系统环流小。     

基于自适应下垂法的有功功率均分控制

在低压孤岛微网中,受到线路阻抗不一致的影响,线路阻抗与并联逆变器的容量不匹配,传统下垂控制方法不能使并联逆变器有功功率达到均分的效果;并且传统下垂控制法反馈信号很难准确的测到线路阻抗后公共节点的电压。针对以上问题,提出了一种自适应的下垂控制方法,该方法具有可变的下垂系数和可变的空载电压,自动调节下垂系数和空载电压来减小并联逆变器有功功率分配的偏差和降低线路阻抗上的电压降。在负荷发生突变和扰动的情况下,利用MALATB2014a/SIMULINK软件平台分别对传统下垂控制和自适应下垂控制进行仿真实验验证,仿真结果验证了自适应下垂控制方法不仅可以使并联逆变器有功功率分配达到均分,还可以大大改善线路阻抗上的电压降。     

一种多DG并联系统分布式控制策略

受线路物理属性、下垂特性等因素的影响,传统下垂控制无法精确调节功率分配以及会导致DG输出端电压跌落。提出一种基于分布式控制的自适应电压平移法,各DG通过自身与其相邻DG加权功率间的偏差调节各自的电压偏置值,可减小因线路阻抗差异而导致的无功功率无法均分的影响。在此基础上,进一步提出一种改进型下垂控制策略,通过引入DG输出电压幅值与电压偏置值的差值反馈,构建改进型下垂特性曲线,可有效改善逆变器无功下垂系数、无功负载和输出电压幅值跌落之间的内在矛盾,进一步提高系统性能。建立了基于改进型下垂控制的2台三相逆变器并联系统小信号数学模型,分析了各参数对系统受扰动后的动态以及稳定性影响。仿真以及实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

A dual control strategy for power sharingimprovement in islanded mode of ACmicrogrid

Parallel operation of inverter modules is the solution to increase the reliability, efficiency, and redundancy of inverters in microgrids. Load sharing among inverters in distributed generators (DGs) is a key issue. This study investigates the feasibility of power-sharing among parallel DGs using a dual control strategy in islanded mode of a microgrid. PQ control and droop control techniques are established to control the microgrid operation. P-f and Q-E droop control is used to attain real and reactive power sharing. The frequency variation caused by load change is an issue in droop control strategy whereas the tracking error of inverter power in PQ control is also a challenge. To address these issues, two DGs are interfaced with two parallel inverters in an islanded AC microgrid. PQ control is investigated for controlling the output real and reactive power of the DGs by assigning their references. The inverter under enhanced droop control implements power reallocation to restore the frequency among the distributed generators with predefined droop characteristics. A dual control strategy is proposed for the AC microgrid under islanded operation without communication link. Simulation studies are carried out using MATLAB/SIMULINK and the results show the validity and effective power-sharing performance of the system while maintaining a stable operation when the microgrid is in islanding mode.     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

400Hz中频单相电压源逆变器的输出控制及其并联运行控制

中频电源由于其较高的输出频率，要想得到较好的输出电压波形和较大的输出功率，则比工频逆变器的控制更加困难。针对400Hz中频逆变器的特点，给出了一种带幅值环的双闭环单相逆变器控制策略，得到了很好输出波形。并提出了一种介于有线和无线并联控制方法之间的共享同步信号的外特性下垂控制方法，以及用于消除直流环流的直流偏置电压下垂方法，将上述方法应用于中频逆变电源的并联运行控制，取得了很好的均流效果。介绍了该方案的理论依据，并搭建了两台1.5kW的实验样机，实验结果证明了该方案的有效性。     

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

逆变器多层控制无线并联技术

研究逆变器无互联线冗余并联系统,针对传统无互联线下垂控制的不足,借鉴电力系统中应用于功率调度的分层控制方法,提出多层控制方法。第1层为改进的PQ下垂算法,对系统的频率及初始相位同时进行调节,以兼顾提高系统的动态和稳态性能;第2层控制检测系统交流母线电压的频率及幅值,以补偿下垂控制损害的负载调整率;第3层控制检测交流母线电压相位,实施直接同步调节,减小投入并联瞬间的冲击并避免动态相位失步。详细分析控制原理及各层控制之间的关系协调,并给出采用常规数字信号处理器的实现方法。由2台三相逆变器组成的并联系统的实验结果表明,多层控制无线并联方法实现了逆变器并联系统运行的稳定性和可靠性,具有好的动态和稳态性能。     

用于微网逆变器并联的控制策略

对于包含多个逆变器的微电网系统,使用传统下垂控制法会造成逆变器间环流及功率分配不均,这是由于逆变器的输出阻抗及线路阻抗各有差别。首先介绍了传统下垂控制方法,并以此分析逆变器输出阻抗为阻性时的功率分配情况,指出传统下垂控制的缺陷。随后,为了达到功率精确分配及等效输出阻抗为阻性的要求,即满足能够正确使用传统下垂控制法的前提条件,引入满足条件的阻性虚拟阻抗,并给出该虚拟阻抗的具体添加位置。至于输出电压偏差,可以通过在传统下垂控制法中添加电压反馈环节来予以解决。最后,仿真结果表明了该改进下垂控制策略的正确性和有效性。     

交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略

针对光伏电源和储能装置主要配置在直流网,交流网在离网时需克服光伏电源出力波动的问题,提出一种微电网离网模式下的光伏逆变器并联控制策略:直流网侧逆变器为主逆变器,采用恒定电压幅值以及 P-f 下垂法为交流网提供全部无功及部分有功功率;少数较小容量的光伏逆变器为从逆变器,从逆变器不提供无功,采用自适应下垂系数法输出与实时最大功率匹配的有功功率,既维持交流网电压稳定,又充分利用光伏发电.基于 MATLAB 的系统模型仿真证明了该方法的正确性与可行性.