低频相位扰动法在多机并联系统中的孤岛检测研究

孤岛效应会对分布式发电系统的安全造成严重危害,所以孤岛检测功能是分布式发电系统必须具备的功能之一.介绍了低频相位扰动法的原理,理论分析了低频相位扰动法在多逆变器并联运行条件下产生稀释效应的机理并在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证.仿真结果表明:各逆变器输出电流中的扰动不同步是造成低频相位扰动法产生稀释效应的原因,严重时导致孤岛检测失败.针对导致稀释效应的多逆变器非同步并网问题提出了一种基于通信方式的解决方案.     

一种简化的逆变器并联控制技术研究

依据输出有功功率差和无功功率差分别调节输出电压相位和幅值的控制技术较多地应用在逆变器并联控制中.但是,对于基于电压电流双闭环反馈的电压源型逆变器,输出有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值均有耦合关系.本文推导出逆变器的等效输出阻抗,研究了有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值的定量关系.讨论了器件精度对输出电压跟踪基准电压幅值和相位的影响,在此基础上提出一种简化的并联控制策略:即基准电压同步,根据环流大小调节基准电压幅值.建立了并联系统模型,分析了并联系统特性,给出了实验结果.     

多机并网逆变器的并网／并联统一控制策略

分析了多机并网逆变器系统,得出其等效电路,推导出调节逆变器输出电压的相位可以调节逆变器输出有功功率,调节逆变器的输出电压幅值可以调节逆变器输出的无功功率.根据该理论,提出了一种多机并网逆变器的并网/并联统一控制策略,通过有功功率闭环调节逆变器输出电压的频率,通过无功功率闭环调节逆变器的幅值,给出了系统的运行流程,并分析了该方法内在的反孤岛能力.仿真和实验证明,所提控制策略在逆变器并网与并联时控制效果优良,并能实现平稳转换.     

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。     

基于模糊自适应PI的并网逆变器相位补偿控制策略

为了解决LCL谐振和模糊自适应PI控制的稳定裕度在高阻抗情况时无法满足系统要求的问题,采用电容电流反馈有源阻尼,即在电容侧并联虚拟阻抗来抑制谐振尖峰,并在模糊自适应PI控制的基础上,引入超前补偿控制策略,提高逆变器在高网络阻抗情况下输出阻抗的相位裕度,保证模糊自适应PI控制的稳定性。仿真结果表明：该方法提高了逆变器等效输出阻抗的相位裕度,保证了系统在高网络阻抗时也能够稳定运行。     

一种微电网多逆变器并联运行控制策略

在微电网多逆变器并联系统中,由于逆变器的输出阻抗以及与公共连接点的线路阻抗存在差异,应用传统下垂控制法会导致逆变器间的环流较大及功率均分精度较低。在分析多逆变器并联系统中传统下垂控制法及逆变器输出阻抗对系统性能的影响基础上,通过引入感性虚拟阻抗,提出一种适合微网多逆变器并联的电压电流双环下垂控制策略。虚拟阻抗的引入使输出阻抗仅由滤波电感值决定,减少了逆变器输出电阻的影响;考虑线路阻抗的影响,提出一种新型改进下垂控制算法,通过对下垂系数进行修正,减弱了线路阻抗差异对并联均流的影响,提高了多逆变器并联性能。仿真与实验结果表明了该控制策略的正确性和有效性。     

并联虚拟阻抗对并网逆变器相位裕度的影响

弱电网条件下,电网表现出来的低短路容量和电网阻抗宽范围变化特性,会严重影响LCL型并网逆变器控制系统的性能及其运行稳定性。针对上述问题,以LCL型并网逆变器模型为基础建立数学模型,推导出逆变器输出阻抗与相位裕度、系统鲁棒性之间的关系,提出了并联虚拟阻抗的控制策略,以增加系统的相位裕度,使逆变器并网系统能够在宽范围电网阻抗条件下依旧保持良好的控制性能。最后通过仿真及实验验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

自同步电压源逆变器并联系统控制策略研究

随着新能源发电和微网技术的不断发展,为满足微网系统的特殊需求,研究和讨论了自同步电压源逆变器并联运行控制策略。模拟同步发电机的转子运动方程、一次调频调压特性,给出自同步电压源逆变器的控制框图,分析其对并联系统稳定性及动态响应的影响,并研究了自同步电压源逆变器并联组网技术。仿真和实验表明,所提控制策略可实现自同步电压源逆变器并联系统的稳定运行和动、稳态功率均分,能很好地适应微网的运行要求。     

多逆变器并联系统环流分析及抑制方法

多逆变器并联可以提高系统的功率等级和可靠性,已在大功率的逆变器上得到广泛应用。但逆变器并联存在因载波相位不一致引起的环流问题,会增加系统的损耗。本文首先分析了环流产生的机理,通过对逆变器输出电压进行双傅里叶分析,推导出载波相位差与环流之间的关系表达式,并得到环流开关分量的特性。然后,在分析的基础上提出了一种载波相位补偿的控制策略,该策略能有效改善对开关环流的控制能力,对因载波相位不一致产生的环流起到显著抑制效果。采用PI控制电压外环、无差拍控制电流内环的双闭环控制策略,保证了逆变器系统的正常稳定运行。最后,仿真结果验证了本文所提出的控制策略的有效性和可行性。     

Carrier phase error detection method and synchronization control of parallel‐connected PWM inverters without signal line

In recent years, parallel operation of inverters is employed to increase reliability and capacity in an uninterruptible power supply (UPS) system. A phase error in PWM carrier‐signals of each inverter causes high‐frequency loop current between inverters. Therefore, the PWM carrier‐signal of each inverter should be adjusted in phase. This paper proposes a detection method of phase error in PWM carrier‐signal and its application to synchronization control for parallel‐connected inverters. A simple definite‐integral circuit achieves detection of the carrier phase error from high‐frequency loop current using no signal line between inverters. The detected carrier phase error is applied to synchronize the PWM carrier‐signal through a PI compensator, and then the high‐frequency loop current can be suppressed. Several experimental test results show the validity of the proposed detection method and synchronization control. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 157(1): 63– 71, 2006; Published online in Wiley InterScience ( http://www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20143     

400Hz中频单相电压源逆变器的并联运行控制

针对两个并联联接的单相电压源逆变器进行了详细的电路分析,证明了每个逆变器输出电压的幅值和相位可以分别由其输出功率的无功分量和有功分量单独控制。并针对400Hz逆变器的特点。提出了一种共享同步信号的外特性下垂控制方法,取得了很好的均流效果。通过在Matlab上的仿真和在两台1．5kW样机上的实验．证明了该方案的有效性。     

A phase synchronization control scheme for LCL‐T type high‐frequency current source in parallel connection

Considering the applications of high voltage gate driving system and contactless power transmission, a current‐based power distribution is adopted as a kind of replacement of voltage based high‐frequency Alternating Current (AC) power distribution system. In order to implement high‐frequency current source, an LCL‐T resonant inverter is examined with constant current characteristic and high conversion efficiency. First, the resonant topology is studied as a high‐frequency power source, including circuit principle, operational cycle analysis, and AC analysis. The effective control and high conversion efficiency are both achieved by LCL‐T resonant inverter. Second, the phase angle control scheme is explored to improve the synchronization performance in parallel system formed by multiple of LCL‐T resonant inverters. Lastly, a prototype of parallel system is evaluated by simulation and experiment results, both of which are constructed by two resonant inverters with rated peak current of 2 A, rated output frequency of 30 kHz, and rated output power of 100 W. The experimental results in accordance with simulation prove that the better phase synchronization of output currents is achieved by the phase angle control. Hence, the high‐frequency resonant topology and phase control scheme are a feasible realization of current source that can be used to feed current‐based high‐frequency power distribution system. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. Index Terms—high‐frequency AC (HFAC), power distribution system (PDS), LCL‐T resonant inverter, current source, phase angle control.     

基于瞬时无功理论的单相逆变电源并联控制技术

提出了一种适用于光伏发电系统或大容量UPS系统的高性能逆变器并联的控制方案.该控制技术利用FPGA产生各并联逆变器SPWM调制波的频率和相位,并确保输出电压同步.把单相交流电压、电流构造成三相交流电压、电流,根据瞬时无功理论计算方法变换成2个直流分量,再用同步d-q变换得到有功电流和无功电流,利用DSP使2台逆变器并联...     

Characteristics of Parallel Operation of Inverter‐Type Distributed Generators Operated by a Virtual Synchronous Generator

The capacity of distributed generators (DGs) connected to a grid by inverters is growing. The inverters are generally controlled by a phase locked loop (PLL) in order to achieve synchronization with the power system frequency. They cannot have synchronous power. Power systems become unstable if the capacity of the inverter‐type DGs is increased. The concept of controlling inverters to behave like a synchronous generator is studied in this paper. The result is referred to as a “virtual synchronous generator” (VSG). The VSG has synchronous power. Power systems become stable as a result of using the VSG. The VSG is useful in the parallel operation of DGs. The VSG can synchronize with other VSGs, synchronous generators, or the grid. In this paper, a method for the synchronous operation of a VSG is studied, and experimental results on a VSG running in parallel with a synchronous generator and other VSGs are presented.     

一种全数字化互动跟踪式单相逆变电源并联均流控制策略

分析了逆变器输出电压的幅值和相位对并联系统输出功率的影响,提出一种互动跟踪式无主从并联控制方法。通过同步母线实现各模块的正弦参考电压同步,每个模块由 DSP的I/O口发出同步脉冲,同时用捕获口检测同步母线上的同步脉冲信号,强制各模块的正弦参考电压相互同步。利用CAN总线控制各逆变器正弦参考电压的幅值以均分无功功率。采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407实现全数字化并联系统设计。实验结果表明此方案能实现无主并联和 N 1冗余且有较好地并联均流效果。     

基于EMAF的新型电力系统电压畸变工况下并网逆变器快速锁相方法

为了提高新型电力系统电压畸变工况下电压信号同步相位的检测精度,提出了一种基于增强型滑动平均滤波（EMAF）算法的快速锁相算法。首先使用dq旋转坐标变换获得直流电压信号;然后利用EMAF算法滤除谐波、负序分量及噪声;最后,通过数学推导公式获得并网同步信息,实现并网逆变器的高性能控制。该算法无需复杂的锁相闭环回路,即可实现同步相位和电压幅值的快速检测,消除电网电压幅值、相位和频率跳变对正序分量提取的影响,具有较强的适应新型电力系统畸变环境的能力。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于电力线通信的逆变器并联系统同步控制方法

提出了一种基于电力线载波通信(power line commun- ication,PLC)技术的逆变器并联系统输出同步控制方法,应用于实现硬件无互连线方式的逆变电源并联系统。各并联模块之间通过PLC方式交换各自电压基准正弦信号的频率和相位信息,调节并保持输出电压同频、同相,在此基础上再实现逆变器模块输出均流。研究了同步控制原理,提出了同步调节控制算法,设计了基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的软硬件实现。理论分析和实验结果证实了控制策略的有效性和可行性。     

基于PLC的逆变器并联技术研究

提出了一种逆变器无互连线并联系统的基准信号同步和均流控制解耦的控制思想,研究了基于电力线通信(PLC)的基准同步先行的并联控制方法以及基于数字信号处理器(DSP)的实现。研究了基于PLC的各模块基准信号相位判断方法和同步调节算法,实现了各基准信号始终保持同频同相。在基准同步先行的基础上,提出了基于PLC的均流控制策略,经PLC通信得到无功功率差信息,采用累加算法实现了无功功率的均分。在逆变器双机并联系统中进行实验,证实了控制策略的有效性和可行性。     

采用SVPWM的三相逆变电源的分散逻辑并联运行

逆变电源的并联运行是提高电源系统容量和可靠性的有效手段。该文分析了逆变电源并联运行原理，提出了抑制并联系统环流的3种控制策略。在此基础上，针对采用SVPWM的三相逆变电源，提出了三相系统的分散逻辑控制方案。该方案成功的应用于2台35kW、390V、50Hz三相逆变电源组成的并联系统中。实验结果证明，逆变电源并联系统在该方案下可有效的实现负载均分。