用于多微源低压微电网的虚拟阻抗反下垂控制

针对含有多个不同额定容量微源的低压微电网系统,其负荷功率按微源容量比例进行分配的性能对系统的稳定及高效运行十分重要。反下垂控制策略因受微电网线路阻抗不平衡的影响存在有功功率分配误差问题,应用虚拟阻抗可抑制这种误差,但传统的虚拟阻抗方法会导致较大的电压跌落。因此,提出一种引入虚拟阻抗的新型反下垂控制方法,在实现功率按容量比例分配的同时保证电压和频率的稳定控制。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建含有六个具体微源的低压微电网系统进行孤岛/并网模式下多工况的仿真分析,较为全面地验证了该控制策略的有效性。     

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.     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

基于“虚拟复阻抗”的低压微网下垂控制策略

传统下垂控制方法对线路阻感比具有较高的依赖性,难以实现线路阻抗阻感比较大的低压微电网的电能质量的有效控制。针对传统虚拟阻抗的引入会造成电压跌落问题,提出了一种考虑阻感比的微源逆变器下垂控制方法。引入的自适应虚拟复阻抗在阻抗环的作用下,跟随负载电流和电压降落幅值不断变化,跟踪调整取值,最终抑制了电压幅值的跌落,改善了系统的电能质量。仿真和试验结果验证了控制策略的可行性和有效性。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制

下垂控制是微电网常用控制方法之一。文中分析了线路功率传输特性,表明在传输线路呈阻性的低压微电网中,采用P-f和Q-V下垂控制会造成功率控制耦合;通过改变控制器参数使得逆变器等效输出阻抗呈感性的方法效果不佳。文中引入"虚拟阻抗"的思想,在逆变器的输出端模拟出一个大小可控的虚拟电抗,保证线路呈感性,并对Q-V控制曲线进行修正,以保证电压稳态精度。将改进下垂控制与传统下垂控制在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比。结果表明,改进下垂控制的无功分配效果更好。     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

基于LCL滤波的400 Hz逆变器并联控制

LCL滤波器广泛应用于并联系统中,这种滤波器的结构有利于环流抑制和功率均分,但在非线性工况下容易在负载侧产生较大的谐波电压.针对环流抑制与电压质量控制的矛盾,对400 Hz逆变器等效阻抗进行了分析,揭示了输出电压闭环控制与引入输出电流前馈的电容电压闭环控制是等效的,可以减少谐波电压,但也削弱了负载侧电感的环流抑制作用.在此基础上,提出采用多比例谐振控制器和负载电流前馈构成虚拟负谐波阻抗,以重塑逆变器在低次谐波处的等效输出阻抗为小阻抗,从而减小谐波电压.通过采用不同基准的多比例谐振控制技术,实现了分频段阻抗重塑,使滤波器在基波和高次谐波频率处仍具有环流抑制功能.最后,使用下垂控制策略对两台逆变器进行了并联实验研究,实验结果验证了所提技术方案的有效性.     

基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略

在孤岛模式下的微电网中由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的逆变器不仅无法精确分配负载功率,还会产生环流。为解决该问题,提出了一种基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略。该策略采用旋转坐标的环流来构造虚拟阻抗,通过PI控制使线路等效阻抗不断相向趋近直至相等,从而均衡分配负载功率。所提出的改进策略无需实时检测线路阻抗,也无需借助通信网络。此外,构造的虚拟阻抗不仅能有效抑制环流,还不会引起输出电压大幅跌落。仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

适用于低压微电网的逆变器控制策略设计

低压微电网中线路阻抗呈阻性,为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入了阻性虚拟阻抗。分析了逆变器电压环积分参数对逆变器输出阻抗的影响,在保证逆变器稳定运行的前提下,提高电压环积分系数可使逆变器输出阻抗呈阻性。对微电网等效电路分析得出,调节逆变器输出电压幅值可以调节逆变器输出的有功功率,调节逆变器的频率可以调节逆变器输出的无功功率。微电网并网运行时,分析了参数检测误差对逆变器输出功率的影响,在下垂特性控制中,引入幅值和频率微调的比例—积分(PI)调节器,可实现逆变器输出功率的无静差跟踪。仿真结果表明,所提逆变器控制策略运行稳定,在并网和孤岛运行时都具有优良的性能。     

逆变器无线并联虚拟阻抗分析

逆变器无线并联提高了分布式供电系统的可靠性和灵活性,其控制原理为PQ下垂法。传统PQ下垂法基于逆变器并联理想等效模型,各逆变模块参数完全一致,而实际系统中由于器件参数与输出线路阻抗不一致,导致各模块等效输出阻抗不同,造成模块间环流。在系统中加入自校正虚拟阻抗,校正输出阻抗特性,进一步满足等效内阻抗与下垂控制策略间耦合控制关系,进而减小模块间环流。仿真结果证实加入虚拟阻抗后,系统具有良好的均流性能。     

成碧线220 kV可控串补系统的控制策略和系统试验

采用可控串联补偿（TCSC）可以提高长距离弱联系系统的电网输送能力、阻尼系统低频振荡、提高系统稳定性。合理的控制策略能使TCSC产生更有效的作用。成碧线220 kV的TCSC系统控制策略主要针对电力系统的暂态稳定和阻尼振荡2个阶段进行设计,其控制器主要由阻抗控制环节、阻尼控制环节、暂态稳定控制环节以及保护环节、延时环节组成。系统试验证明:成碧线220 kV的TCSC装置能够平滑、快速地进行阻抗调节,有效阻尼系统低频振荡,提高系统稳定性。     

用于TCSC阻抗控制的单神经元自适应PID控制方法

可控串补(TCSC)的阻抗控制是整个串补装置成功与否的关键,而P1D控制是最为常用的阻抗控制方法.分析了常规PID控制在命令阻抗从同一阻抗阶跃到不同阻抗时鲁棒性不好的原因,探讨了PID参数在线调整的必要性.通过大量的数字仿真,总结出了PID控制参数与命令阻抗的规律:PID控制参数与阶跃响应前的阻抗状态无关,而与命令阻抗有关;闭环PID控制应作用于响应特性较慢的高阻抗运行区,命令阻抗越大,控制器的积分和微分环节作用越应加强,比例环节的作用越应减弱,命令阻抗越小,控制器的积分和微分环节的作用越应减弱,比例环节的作用越应加强.提出了用于TCSC阻抗控制的单神经元自适应PID控制方法.该方法通过自适应神经元对PID参数进行调整,与常规PID控制的仿真结果比较表明,该方法具有较好的鲁棒性,适用于不同的命令阻抗,具有较强的实用性.     

基于复合型虚拟阻抗与自适应下垂控制的并联逆变器功率均分策略

对于因线路阻抗的不同而引起的并联逆变器输出无功功率不能实现精确均分的问题,提出了一种基于虚拟阻抗法的改进自适应下垂控制技术。此方法采用了一种新型的复合型虚拟阻抗,增加了下垂控制微调补偿和自适应下垂控制系数两个环节。通过引入此虚拟阻抗,不仅可以消除各支路阻性阻抗的影响,也能使得各支路阻抗感性成分达到近似相同,从而减小并联支路之间的阻抗差异。同时,改进的下垂环节可以进一步降低并联逆变器之间的无功误差。最后,仿真结果验证了此方法可实现快速和稳定的无功功率均分,减小了环流,提升了对无功功率均分的精确度,提高了系统的动态响应速度,使得并联逆变器稳定运行。     

微电网下垂控制的运行策略及PCC处联络功率控制

采用了虚拟阻抗及二次调频调压的下垂控制方法作为微电网独立运行时的控制策略。通过基于αβ坐标系下的快速相位同步方法来加快逆变器并入微电网或微电网并入大电网的速度。当微电网处于并网运行时,采用αβ坐标系下的PQ控制将各微电源控制为电流源。在此基础上,通过采用公共耦合点PCC（point of common coupling）处的联络功率控制策略,实现微电网并网运行时与大电网间的联络功率控制。根据搭建的MATLAB仿真模型对上述控制策略进行了仿真,最后对上述控制策略进行了实验验证。     

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。     

多逆变器并联下的输出阻抗分析和改进下垂控制策略研究

在分析低压微电网多逆变器并联基本原理的基础上,引入虚拟复阻抗,并给出一种改进的下垂控制策略。通过设计虚拟复阻抗参数值,使逆变器等效输出阻抗在工频处呈阻性,提高逆变器并联的均流效果。采用电容电压和电容电流双环控制,首先通过研究虚拟复阻抗中参数选择对于抑制环流的影响,进而确定基本的参数大小。其次,通过对比输出阻抗幅频特性,具体分析在不同参数情况下对逆变器输出阻抗特性的影响。再通过理论详细分析和计算,给出一种改进的下垂控制方法,并与虚拟复阻抗结合。最后,搭建仿真模型,选取上述经过理论研究的参数值,仿真验证分析虚拟复阻抗中参数对输出电压的影响以及改进下垂控制的可行性,证实所提方法的有效性和正确性。     

容性等效输出阻抗的逆变器并联控制研究

并联逆变器的等效输出阻抗一般设计呈感性、阻性及阻感性。通过合理的控制方法和合适的参数设计,在以上三种等效输出阻抗形式下,均可实现微网中的多逆变器并联控制。为进一步寻求更优的并联控制策略,建立了两台逆变器并联运行系统模型,通过引入虚拟阻抗,将逆变器输出阻抗设计呈电容性,推导出了容性等效输出阻抗条件下的下垂控制算法,提出了基于容性等效输出阻抗的鲁棒下垂控制策略。通过仿真分别对比了容性和感性、阻性等效输出阻抗条件下的功率均分特性,结果表明,容性等效输出阻抗条件下的多逆变器并联运行系统具有更好的性能。通过两台额定功率均为2k VA的光伏逆变器并联系统平台验证了基于容性等效输出阻抗的鲁棒下垂控制策略的正确性。     

三相并联逆变电源控制设计分析

研究分析三相并联逆变系统模型,介绍通过下垂控制策略降低环流大小。首先分析电感电流和电容电流两种反馈控制方式对并联逆变系统的影响,研究发现电容电流反馈控制方式具有良好的动态响应,而动态响应速度对于并联电源系统非常重要,故采用电容电流控制方式,该方式可对电容电流和输出电压进行解耦控制。线路阻抗等的因素易导致并联逆变系统产生较大的环流,为提高均分负载的效果,针对输出阻抗进行优化设计。所提出的反馈控制方式和输出阻抗设计不仅可提高输出电压精度,而且控制器设计简单,通过Matlab软件仿真和实验验证了所提出理论的可行性。     

微电网中的线路阻抗测量方法研究

微网是解决大规模分布式发电并网的有效方法,微网中逆变器的功率均分及微网系统的建模及稳定性分析是目前的研究热点。要实现微网逆变器功率均分控制和建立微网系统精确模型,微网中馈线阻抗是不可缺少的重要参数,现有多种线路阻抗实时测量方法基本是基于分布式发电或者大电力系统应用考虑,在微电网中应用受到限制。分析了现有的阻抗测量方法的优缺点,针对现有线路阻抗测量技术存在的不足和应用场合限制,提出一种基于MGCC协调控制的,适用于微网中应用的线路阻抗测量方法。文章针对所提的测量方法进行了理论分析和仿真验证,证明了所提方案的可行性。