基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

低压微电网下垂控制策略研究

在孤岛模式时通过把逆变器等效输出阻抗设计成近似感性的前期条件下采用频率/有功、电压/无功的传统下垂控制法,但由于输出的无功与线路阻抗有关而各逆变器位置分散使连接线路阻抗存在差异,故难以实现无功功率的合理分配。本文分析传统下垂控制原理,并通过虚拟电抗法把逆变器的等效输出阻抗设计成近似感性,在此基础上采用一种改进下垂控制策略。该策略通过调节下垂控制中的参考电压来大致补偿线路阻抗差异上的电压降落,同时配合一个动态下垂系数来代替传统的固定下垂系数动态调节输出的无功功率,从而改善微电网无功功率输出的分配精度抑制系统环流。最后通过MATLAB/Simulink搭建两台逆变器并联运行模型并采用传统下垂控制与改进下垂控制相比较的方法验证改进控制策略的可行性。     

基于动态虚拟阻抗的多并联逆变器间环流抑制控制策略

孤岛微电网中基于下垂控制的各分布式电源逆变器并联运行,其参数差异会引发系统环流.为此提出一种基于动态虚拟阻抗的环流抑制策略.首先分析了采用下垂控制的逆变器并联时所产生环流的组成成分,得出无功环流占主导以及线路阻抗不匹配造成无功环流的结论.其次在虚拟阻抗中引入无功反馈项,实现无功精确分配,从而抑制无功环流.通过在电压控制方程中加入电压补偿项以消除线路压降,对传统的下垂控制策略进行改进,进一步抑制无功环流.最后在MATLAB/Simulink中搭建了3台逆变器并联的微电网模型,仿真实验结果表明,动态虚拟阻抗控制策略可以消除线路阻抗的影响,实现逆变器间无功功率的精确分配,解决多并联逆变器间的环流问题.     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。     

具有阻尼和惯性的电流下垂控制研究

针对虚拟同步发电机控制策略的优良特性,研究了其在电流下垂控制中的应用。采用电流下垂控制算法取代虚拟同步发电机的有功/频率调节和无功/电压调节控制策略,保留其机械转动所具有的惯性和阻尼特性,舍弃其定子电气模块,使逆变器不仅具有电流下垂控制的优越性能,而且具备虚拟同步发电机的阻尼和惯性特征,增强电网频率和电压幅值的稳定性。通过在电压/电流双闭环控制器中引入虚拟阻抗,提升并网逆变器的鲁棒性。仿真实验结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。     

基于虚拟阻抗的逆变器并联控制策略研究

在低压微网孤岛运行中,基于下垂控制策略的逆变器并联控制会因控制器参数和线路阻抗的差异等因素出现功率耦合,难以精确分配输出功率,出现系统环流等问题.文中提出了一种引入虚拟阻抗的改进下垂控制策略.引入虚拟阻抗的负阻性部分减小线路的阻性分量,虚拟阻抗的感性部分增大系统的感性成分,减弱功率的耦合程度,提高功率分配精度和环流抑制效果.并在无功下垂控制中引入电压反馈和电压补偿环节,抬高逆变器的输出电压,减小电压降落,使逆变器并联运行拥有良好的供电质量.由Matlab/Simulink仿真验证了文中改进控制方法的有效性.     

独立型微电网中基于虚拟阻抗的改进下垂控制

传统的下垂控制没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响,直接应用于独立型微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。首先详细分析了采用传统下垂控制不能实现功率均分的原因,指出系统的线路阻抗和逆变器的额定容量成反比是传统下垂控制实现功率均分的充要条件;其次,提出了一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,引入虚拟电抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,引入系统电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗不平衡带来的无功功率均分问题。采用该下垂控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

基于自调节下垂控制的分布式电源并联运行技术

在孤岛运行模式下,各分布式电源并联运行时输电线路阻抗值存在差异,采用传统的下垂控制难以实现无功功率输出按DG容量比例合理分配。针对该问题,提出一种改进的自调节下垂控制策略,该改进策略在传统无功-电压下垂控制基础上,引入关于输出无功功率的比例积分控制环节后使无功功率输出与线路阻抗无关,从而实现无功功率输出按DG容量比例合理分配,抑制了系统无功环流分量。最后通过Matlab仿真平台搭建DG并联运行仿真模型验证了该改进策略的有效性。     

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。     

基于模糊自适应虚拟阻抗的微电网无功功率均分控制策略

当孤岛交流微电网中分布式电源的等效线路阻抗不一致时,运用下垂控制无法合理地分配无功功率,进而带来环流问题。为解决该问题,本文提出了基于模糊自适应虚拟阻抗的改进下垂方法。中央控制器计算各逆变器之间的无功差值和无功差值的变化量,然后发送到各逆变器进行本地控制。模糊控制器采集逆变器的无功信息自适应调整虚拟阻抗,以补偿因等效线路阻抗不一致引起的电压降落差,从而实现无功均分。同时为了应对逆变器输出端电压跌落问题,引入电压补偿环节,使输出电压恢复为额定值。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

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。     

分布式微电网自同步电压源并列运行策略

分布式能源的高渗透率使集中式微电网的弊端逐渐显现,因此分布式微电网受到广泛关注。针对目前分布式微电网中鲜有关注的微源与交流母线连接线路末端的功率耦合及下垂系数不可控问题,基于控制量本地性原则,提出考虑下垂系数精确控制的改进VSG控制策略,实现线路末端功率解耦及期望的下垂特性。然后,结合虚拟转子特性匹配方法,在无需附加改进无功控制的前提下,从静态与动态两个角度实现各并联逆变器功率的合理分配。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台验证该方法的有效性与可行性。所提控制策略与匹配原则使逆变器具备自同步特性,形成自同步电压源,赋予分布式微电网较高的自稳性、自主性以及鲁棒性,保证微电网的稳定运行。     

一种基于一致性算法的改进下垂控制策略

当微电网运行于孤岛模式时,分布式电源可通过下垂控制实现功率的自主分配。由于传统的基于解耦模型的下垂控制忽略了线路阻抗不一致的影响,从而导致功率分配不均以及环流的问题,影响了分布式电源的效率,甚至会造成分布式电源过载。针对以上问题,提出一种基于一致性算法的改进下垂控制策略。该方法利用相邻通信获取逆变器输出无功信息,本地控制器通过一致性算法对各逆变器间无功差值进行动态修正直至偏差趋于零,在减少通信量的同时实现了无功功率的精确分配。在Matlab/Simulink仿真平台搭建模型,通过与传统控制策略的比较,验证了所提控制策略的有效性。     

基于多智能体一致性的微电网无功功率分配方法研究

在孤岛运行的微电网中,由于各分布式电源到公共母线的距离和网络结构差异,导致采用传统下垂控制的分布式电源难以按其额定容量分担负荷。为此,提出一种基于多智能体一致性的分布式无功功率控制策略,各分布式电源通过通信网络,接收邻近微电源无功功率。应用动态一致性算法对无功功率差值进行迭代求和,再利用比例-积分器对下垂特性曲线的参考额定电压幅值进行自适应补偿。该策略在实现无功功率合理分配的同时,降低了系统对通信线路的要求,提高了系统的可靠性。     

基于APEO的分布式电源改进型下垂优化控制策略研究

如何对分布式电源的控制策略和控制参数进行优化改进设计,使其更适应于线路阻抗为阻性的低压离网微电网等工作环境,具有重要意义。为此,设计提出了一种基于自适应群体极值优化(APEO)的分布式电源改进型下垂优化控制方法。该方法内容为在传统下垂控制的基础上引入阻性下垂控制和相位平移量的累加控制,并将分布式电源改进型下垂控制器参数优化设计问题转换为一个典型的有约束优化问题,利用所设计的APEO算法获得分布式电源改进型下垂控制器最优参数,最终实现了电压稳定和功率协调的解耦控制,降低了分布式电源并离网切换时的暂态冲击,实现了分布式电源在工作模式未切换状态下的热插拔功能。最后在由两台容量为10 kW分布式电源构成的微电网实验系统上进行了硬件平台测试实验,验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

基于Washout滤波器的虚拟同步发电机新型控制方法研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略能使逆变器模拟同步发电机运行机制,有利于改善系统稳定性,已成为逆变器控制技术的热点问题之一。首先对VSG的结构进行详细的分析,包括电压电流双环的解耦控制、有功功率和无功功率的下垂控制以及同步发电机的建模等。然后在此基础上提出了一种基于Washout滤波器特性的新型VSC控制方案。最后通过Matlab仿真结果验证了所提的VSG控制方法的有效性和可行性,并说明了新的控制方案可以改善微电网系统的频率与电压,提高微电网的适应性和电能质量。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。