基于改进下垂法的微电网逆变器并联控制技术

为实现逆变器并联系统在线路阻抗不同情况下实现功率均分和环流抑制,同时为了提高系统的动态响应,提出了一种改进的逆变器并联下垂控制方法。针对传统下垂法反馈信号不可能准确测到等效线路阻抗后的公共节点电压,采用逆变器输出端电压推导出了改进功率计算公式,提高了微电网逆变器并联均流控制器的控制精度;针对微电网逆变器并联时不同电压等级连接线路阻抗不同引起的无功环流,设计了线路压降补偿环节,改善了逆变器并联系统的均流性能;针对利用低通滤波器计算功率时对并联系统动态响应的影响,在传统下垂法的基础上增加积分环节和微分环节,加快了系统的动态响应,消除了静态误差。仿真结果表明,该改进下垂控制法可以很好地实现逆变器的功率均分和环流抑制,提高了系统响应速度。     

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。     

利用有功功率扰动的微网孤岛下垂控制策略

对于孤岛模式运行的微网中的并联逆变器,其功率分配主要受逆变器输出阻抗和输出端与公共连接点之间线路阻抗差异的影响。以感性输出阻抗为例,从逆变器并联的功率传输特性出发,分析了线路阻抗差异对并联逆变器无功功率分配的影响。为了提高无功功率的均分精度,提出了一种改进型下垂控制策略,在有功频率下垂中加入无功功率,利用有功扰动反映无功分配偏差,在无功幅值下垂中加入可调下垂系数,通过消除有功扰动调节下垂系数补偿线路阻抗差异实现稳态时无功均分。仿真和实验验证了改进下垂控制策略的正确性和有效性。     

微电网多逆变器运行的自适应下垂控制新策略

由于低压微电网在孤岛模式下受线路阻抗不一致等因素的影响,传统的下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理均分功率,为此提出了一种新的自适应下垂控制策略。文章分析了微电网孤岛模式下逆变器并联运行的电气特性、虚拟阻抗技术以及传统下垂控制策略,重新设计了逆变器的输出阻抗和P-U下垂控制环,不改变传统的Q-f下垂控制环。P-U下垂控制环的设计原理是根据有功功率P的积分来锁定压差,通过正弦函数解决积分项引起输出电压随时间不断下降的问题,同时利用传统P-U下垂控制环的线性有差调节项提升调节速度,最终使有功功率P得到有效均分。通过仿真结果表明,与传统下垂控制的有差调节相比,该策略可实现无差调节且不受输出阻抗和线路阻抗变动的影响,实现功率的合理均分。     

基于新型下垂控制的逆变器孤岛并联运行研究

在逆变器孤岛并联运行系统中,由于线路阻抗的影响,会造成线路电压损耗,传统的下垂控制无法有效实现系统功率的合理分配。针对这问题,本文先分析传统下垂控制的算法,并结合逆变器输出阻抗和线路阻抗,提出一种新的下垂控制策略。分析了系统功率与电压、频率的关系,讨论了系统中两台逆变器并联运行时产生环流的机理;引入功率微分环节,提高系统动态响应。采用新型下垂控制,有效减小了负载突变时母线电压幅值和频率的波动,抑制系统逆变器之间的无功环流,实现系统功率精确分配,提高了系统的稳定性。通过仿真验证了该控制策略的可行性和实用性。     

逆变器并联小信号模型及虚拟负阻抗控制策略

下垂控制逆变器并联系统中虚拟负阻抗技术是一种有效实现功率均分与环流抑制的手段,虚拟阻抗大小影响其实现效果及系统稳定性。建立了逆变器并联系统的下垂控制小信号模型,利用根轨迹图设计下垂系数并确定等效输出阻抗范围,进而从系统稳定性需求出发分析了虚拟负阻抗与环流的联系和虚拟负阻抗的设计。仿真和实验结果表明,所设计的逆变器并联系统稳定,且能有效实现逆变器功率均分和环流抑制。     

基于阻抗功率下垂的并联逆变器功率均分策略

传统下垂控制逆变器并联时,因为线路阻抗差异导致负载功率分配不均.在此提出了一种基于阻抗功率下垂的功率均分策略,该控制策略使用了合适的前馈信号消除了逆变器固有阻抗的影响,然后使用逆变器输出的视在功率作为调整其虚拟阻抗的基准,从而实现了虚拟阻抗的自适应调节.该方法不需要高带宽的通信线路,即可有效提高逆变器并联时的负载均分能力,并且具有较好的动态性能.仿真与实验结果验证了所提方法的有效性.     

适用于低压微网中逆变器无功均分的改进下垂控制策略

由于低压微电网在孤岛运行时,往往存在功率耦合及线路阻抗差异等问题,应用传统的下垂控制将难以实现无功功率的精确分配。针对以上问题提出了一种改进下垂控制策略,以消除不匹配的线路阻抗引起的无功功率均分误差。首先,分析了无功功率均分机理,得出线路阻抗与无功功率之间存在的关系,并基于虚拟感抗将等效线路阻抗设计成感性,以实现功率解耦;其次,引入虚拟感抗的自适应环节,并采用无功功率调节其大小,从而达到在不检测线路阻抗参数的条件下,实现补偿线路阻抗差异造成的输出电压差的目的,进而提高无功功率均分精度。最后,在Matlab/Simulink仿真平台及搭建的逆变器并联系统实验平台下,通过对比传统下垂控制和改进下垂控制功率的均分情况,验证所提方法的有效性。仿真和实验结果表明:所提改进下垂控制策略能够基于一个起决定性作用的虚拟感抗以实现功率解耦,通过中央控制器与本地控制器的通信调节虚拟感抗以消除阻抗差异,从而实现无功功率均衡分配;并且该控制方法能够推广到不同容量及多台逆变器并联运行的情况。研究结果证明了该策略能够有效解决低压微网孤岛模式时的无功不均分问题。     

基于等效阻抗的逆变器并联与环流抑制研究

低压孤岛微电网系统中,由于线路呈阻性,应用传统下垂控制往往存在功率耦合,当含有本地负荷时传统控制策略更加难以实现功率均分以及环流抑制.对此,此处提出了一种等效虚拟阻抗的逆变器并联控制策略以降低线路阻抗和本地负载不相等时引起的无功功率均分误差.首先分析环流和功率特性,得出端电压和线路阻抗与无功功率和环流之间的关系,基于等效阻抗计算方法对本地负荷和线路阻抗等效计算,根据等效阻抗设计虚拟复阻抗实现功率解耦控制.同时对传统下垂控制引起的电压跌落问题加入线路阻抗电压以及电流偏差补偿控制策略,缓解功率均分和端电压降落之间的内在矛盾.实验验证了该方法的有效性.     

基于虚拟阻抗逆变器无互连线并联均流控制

在逆变器并联系统中,由于传统下垂控制对逆变器输出阻抗性质极为敏感,难以实现真正的均流。本文在分析下垂控制原理基础之上,利用系统等效传递函数bode图,研究了逆变器参数及线路连接阻抗对输出阻抗影响;通过在控制环节加入虚拟阻抗以改善输出阻抗性质,实现了功率均分,减小了模块间环流;构建了两台逆变器仿真模型,验证了该方案的有效性。     

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。     

孤岛微网中基于虚拟负阻抗的改进下垂控制

在微电网多逆变器并联系统中,每个分布式电源(DG)与公共接入点(PCC)之间的距离各不相同,导致各个单元的线路阻抗存在差异,此时采用传统下垂控制,无功功率将无法得到有效均分;且由于线路阻抗及下垂控制器的作用,DG单元的输出电压幅值出现较大降落。首先对无功功率无法均分的原因进行了分析,在此基础上,针对传统下垂控制的缺陷提出一种基于虚拟负阻抗的改进下垂控制方法。仿真结果表明,该改进型下垂控制策略既能实现对无功的有效均分,也能有效减小系统的输出电压幅值降落。     

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。     

多逆变器并联运行的改进下垂控制策略*

针对微电网中输出线路阻抗差异导致多逆变器并联运行时无功功率无法均分的问题,在传统下垂控制策略的基础上提出了添加虚拟阻抗的改进下垂控制策略。该方法通过在逆变器输出线路阻抗中添加虚拟阻抗来减小线路阻抗差异,从而提高了无功功率均分的精度。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行试验,结果表明添加虚拟阻抗的改进下垂控制策略可有效提高无功功率均分的精度,并保有传统下垂控制的良好动态性和稳定性。     

基于端口电压积分与变下垂系数的逆变器并联下垂控制策略

孤岛微电网中逆变器采用传统下垂方法并联时,由于逆变器输出阻抗和线路阻抗差异,可能存在无功功率不均分和输出电压偏移过大的问题。该文分析了并联系统功率分配机理和输出电压外特性,提出了一种基于端口输出电压积分与变下垂系数结合的下垂控制方法。通过电压电流双环控制器参数设计,实现有功功率和无功功率的解耦,使逆变器适用P-ω/Q-V下垂控制策略;通过无功功率均值与实时无功功率误差调整下垂系数实现无功功率的均分,通过端口输出电压积分抑制输出电压偏移过大。仿真和实验结果表明,该文所提控制方法提高了无功功率均分精度,同时将逆变器输出电压相对于额定电压的偏移维持在±5%范围内。     

虚拟复阻抗下的低压并联逆变器改进下垂控制策略

线路参数以阻性为主的逆变器并联系统中,通过在传统的P-f /Q-U下垂控制中引入虚拟阻抗实现负荷均分控制,会导致系统总阻抗增大,造成线路电压的进一步下降。针对上述问题,提出了一种基于虚拟复阻抗的改进下垂控制策略。通过设计虚拟复阻抗的值达到功率解耦的目的,并对下垂控制环进行改进。通过仿真结果分析,采用自适应下垂控制及电压补偿的方法,实现了微电网的电压补偿及功率均分,提高了电压质量,并保证系统频率在稳定的范围内波动,加快了系统的动态响应,提高了系统的稳定性。     

基于下垂控制的逆变器无线并联与环流抑制技术

分析了逆变器并联系统的功率传输特性及其环流特性,指出在感性连线阻抗条件下,并联单元间线路阻抗差异和输出电压偏差对系统无功功率的均分精度有很大影响。为此,提出一种自适应虚拟阻抗方法,在保证等效连线阻抗主要呈现感性的同时,可减小等效线路阻抗之间的差异,改善功率分配精度。在此基础上,进一步提出一种改进型下垂控制策略,通过引入交流母线电压反馈,将等效下垂控制曲线设计为非线性函数,可有效协调功率均分精度与输出电压跌落之间的内在矛盾,抑制环流,提升并联系统整体性能。最后,仿真及实验结果验证了理论分析和所提控制策略的正确性和有效性。     

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。     

孤岛模式下并联VSG的无功均分控制策略

微电网运行在孤岛模式下,光伏逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制方式并联,各逆变器传输阻抗的差异及负载切换,会导致并联VSG无功功率分配不均问题。针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗和动态下垂系数的无功均分组合控制策略。分析并联VSG的功率分配机理,通过线路阻抗观测器构造虚拟阻抗,引入VSG输出无功变量构造动态下垂系数,两者对VSG的输出电压进行自适应调整,控制逆变器输出的无功功率,实现无功功率按容量均分。仿真与实验结果表明所提控制策略将无功功率差值从317 var减小到66 var,无功功率输出偏差从16.7%减小到3.5%。