基于自适应虚拟阻抗的微电网控制策略研究

在低压微电网多逆变器并联系统中,逆变器等效输出阻抗一般呈阻性或阻感性,传统下垂控制方法会造成无功功率分配不均和系统环流.为解决该问题,提出了在传统电压电流双环控制环节引入虚拟阻抗,调节逆变器等效输出阻抗为感性,提高逆变器输出无功功率分配精度和抑制系统环流.为了进一步解决引入虚拟阻抗造成的系统电压降落,加入自适应控制,使虚拟阻抗值随着母线电压幅值波动在线调整,补偿逆变器输出电压参考值,减小母线电压偏差,提高供电质量.仿真结果验证了该控制策略的有效性..     

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。     

孤岛微电网自适应虚拟阻抗控制策略

受到馈线阻抗不匹配等因素的影响,孤岛微电网在传统的下垂控制下难以按照下垂系数合理分配负载无功功率。为了提高孤岛微电网无功功率分配精度,本文提出一种自适应虚拟阻抗控制策略。该策略根据由通信获取的无功功率参考值自适应调整虚拟阻抗的大小,以补偿馈线间电压降的不匹配,从而实现精确的无功功率均分。该策略不需要测量馈线阻抗参数且对通信的可靠性要求不高。当自适应虚拟阻抗在当前负载条件下已经调节完成时,即使通信中断也能实现精确的无功功率均分。若通信中断时负载发生变化,无功分配精度会降低,但仍优于传统的下垂控制策略。在Matlab/Simulink中建立了20 kV·A微电网模型,通过仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

低压微电网孤岛运行模式下改进下垂控制

针对孤岛运行模式下的低压微电网系统中,多分布式发电(distributed generation, DG)单元并联运行,由于各DG逆变器输出线路阻抗差异的存在,导致系统中各DG单元根据传统下垂控制对负荷无功功率难以进行均衡分配,此外,低压微电网的输电线路阻感比很高,有功功率/频率和无功功率/电压控制有复杂的耦合现象,不能直接应用下垂控制的问题,提出了一种基于虚拟阻抗和电压补偿环节的改进下垂控制策略。通过引入虚拟阻抗改变下垂系数值,实现输出无功功率按DG容量比例分配供电;以及引入电压补偿环节,保证各DG单元输出电压相等,抑制无功环流现象。以PSCAD为仿真平台建立孤岛型微电网仿真模型,仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的交流微电网无功功率—电压控制策略

微电网作为分布式电源的有效载体,是分布式能源合理利用的有效途径。而在微电网中,由于物理线路阻抗不匹配等因素的影响,传统的下垂控制难以合理分配无功功率。为了改善无功分配的精度,提出一种基于自适应虚拟阻抗的微电网无功功率—电压控制策略。该方案在传统的虚拟阻抗基础上叠加自适应项,从而修改电压参考值;同时,通过电压恢复机制来补偿由此造成的输出电压的降低。仿真和实验结果实现了负荷有功和无功功率的合理均分,从而验证了所提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.     

一种提高无功分配精度的下垂控制策略

针对并联逆变器线路阻抗差异导致的无功功率分配不平均以及环流问题,提出了一种基于无功功率自适应补偿的改进型下垂控制策略。在传统的电压-无功功率下垂控制的基础上,引入无功功率的偏差作为补偿量,通过无功功率的自适应调节,改善无功功率的分配精度,实现环流抑制。最后,在MATLAB/Simulink仿真和NI PXIe-1071试验平台上进行了验证,证明改进的下垂控制可以有效地改善无功分配以及较好地抑制环流。     

基于自适应虚拟阻抗和相位补偿的改进下垂控制

由于微网中线路阻抗呈非纯感性,且线路阻抗与分布式电源容量不匹配,导致有功功率和无功功率之间强耦合且功率不能按容量进行分配。文中在利用下垂控制时,在传统虚拟阻抗的基础上进行改进,提出了一种自适应虚拟阻抗控制策略,降低了功率之间的耦合关系,并可使无功功率按容量分配。但由于下垂控制的特性和虚拟阻抗的利用,导致了电压和频率的偏移,因此增加了电压补偿控制和改进的相位补偿控制,使输出电压、相位、频率均和参考值一致,最后通过小信号稳定性分析和仿真验证了文中所提控制策略的合理性和有效性。     

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。     

基于改进下垂的多逆变器并联控制策略

针对微电网孤岛运行时,传统解耦式下垂控制策略由于未能考虑线路阻抗的影响,多逆变器并联运行时存在无功功率分配不均、环流等问题,论文提出一种基于自适应电压补偿的改进下垂控制策略。文中首先针对因线路阻抗不同所带来的电压跌落问题,增加了线路压降补偿环节,在此基础上,考虑逆变器出口处电压与母线电压的一致性,改进了下垂控制式,并利用低带宽通信技术获取各逆变器输出功率信息,引入自适应电压补偿环节,提高了逆变器间无功功率的均分精度。最后,基于Matlab平台搭建文章所提控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性与有效性。