一种适用于低压微电网的改进型下垂控制器

针对低压微电网中采用传统下垂控制器多微源之间功率分配精度不高和非线性负载影响的问题,通过虚拟阻抗的设计,将等效线路阻抗设计为在工频附近呈现阻性,满足低压微电网的线路阻抗特点,同时降低了微源逆变器功率均分控制对输出线路阻抗的敏感性;等效线路阻抗在高频谐波段呈感性,有效抑制非线性负载造成的高频谐波。同时改进了功率控制环,避免了较大的阻性等效输出阻抗造成电压降低的问题,加入的并网自动跟踪相角控制器在计划并网前自动调整微源输出电压相角,保证并网过程平滑过渡。仿真结果验证了提出的改进下垂控制器可以消除微源之间的环流,同时抑制高频谐波,输出电压与设定值无静差且并网过程平滑无冲击;基于DSP的样机实验结果也验证了该方法的正确性和可靠性。     

基于改进下垂控制的孤岛微网逆变器并联技术研究

逆变器并联系统在等效输出阻抗呈阻性条件下无法适用传统下垂控制方法，在对逆变器并联系统功率分配精度影响因素，以及传统下垂控制方法分析的基础上，提出了一种改进下垂控制方法。该方法首先利用虚拟复阻抗解决系统等效输出阻抗呈阻性条件下下垂控制的适用性问题，然后针对由此产生的电压跌落和频率偏差问题，提出了一种结合积分补偿器的功率二次函数项变下垂系数改进控制方法，并引入电压和频率微分调节器改善系统动态调节性能。最后通过仿真验证了该改进下垂控制方法在孤岛微网条件下的有效性和可靠性。     

基于虚拟阻抗的多逆变器并联运行控制策略研究

考虑到低压微电网中多逆变器并联运行时功率合理分配和环流抑制的问题,提出了一种基于虚拟阻抗的多逆变器并联运行控制策略.由于逆变器的等效输出阻抗存在较大的差异,通过引入虚拟阻抗使得逆变器的系统输出阻抗呈可调节的感性,降低了线路电阻引起的功率耦合,并改善了各逆变器输出电压质量.在此基础上通过改进逆变器的功率下垂控制策略,实现...     

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。     

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。     

微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析

下垂控制在逆变器型微电网控制中得到了广泛应用。当线路呈阻性时,有功功率和无功功率存在较强耦合,影响了下垂控制的性能。目前提出了两大类解决方法:一类方法通过控制参数的选取使逆变器的等效输出阻抗在基频段呈感性,但该方法的输出阻抗受制于控制参数并且存在较大缺陷;另一类方法用逆变器输出电流和虚拟阻抗计算电压降,从指令电压中减去该电压降,达到模拟实际阻抗的作用,效果更优,但对其机理缺乏阐述,且存在逆变器输出电压偏差问题。文中分析了上述两大类方法的缺陷,探讨了一种虚拟电抗与虚拟发电机相结合的下垂控制方法,从理论上阐明其可行性并给出了具体实现方法。MATLAB仿真表明了所提出方法的有效性。     

用于微网逆变器并联的控制策略

对于包含多个逆变器的微电网系统,使用传统下垂控制法会造成逆变器间环流及功率分配不均,这是由于逆变器的输出阻抗及线路阻抗各有差别。首先介绍了传统下垂控制方法,并以此分析逆变器输出阻抗为阻性时的功率分配情况,指出传统下垂控制的缺陷。随后,为了达到功率精确分配及等效输出阻抗为阻性的要求,即满足能够正确使用传统下垂控制法的前提条件,引入满足条件的阻性虚拟阻抗,并给出该虚拟阻抗的具体添加位置。至于输出电压偏差,可以通过在传统下垂控制法中添加电压反馈环节来予以解决。最后,仿真结果表明了该改进下垂控制策略的正确性和有效性。     

孤岛微电网的电压不平衡控制策略研究

随着微网规模的日益扩大,微网中负载的不对称,导致了微网电压出现不平衡。为此提出了在αβ坐标系下的低压微网电压不平衡补偿方法。该方法包括改进的下垂控制,可使微源逆变器根据本地配置的实际情况改善功率分配;电压不平衡补偿环节,协调控制分布式发电单元的有功和无功功率以自动补偿微电网电压不平衡;并加入虚拟阻抗环来灵活地控制逆变型微源的等效输出阻抗特性;而电压电流环则采用准比例谐振控制实现电流、电压的无静差控制。最后通过仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

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。     

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。     

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。     

微源逆变器多模式运行协调控制策略研究

针对微源逆变器运行过程中存在的无缝切换及负荷功率分配问题,提出一种新的协调控制策略。该策略由直接电压内环、虚拟阻抗环和功率外环构成,其中直接电压内环采用自适应三阶滑模控制,将逆变器始终控制为电压源,避免运行模式变化时内环控制策略的切换,同时提高逆变器的动态性能和抗干扰性能;在分析逆变器闭环等效阻抗及其对功率分配影响机理的基础上,针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗系数,使其输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后利用下垂特性分别设计功率外环,从而实现并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制和离网运行时的无线对等控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。     

基于阻性下垂的逆变器无线并联均流控制

通过电压、电流双闭环控制参数的设计将逆变器输出阻抗调整为阻性,提出一种改进的基于阻性输出阻抗的功率下垂策略,加入自适应虚拟电阻以调节逆变器等效输出阻抗,改善有功功率调节,削弱有功功率均分同输出电压幅值的强耦合,在并联单元输出电压幅值由于不可控因素造成一定程度差异时也能实现较好的功率均分。引入电压参考前馈,用于补偿瞬时值电压环未引入积分环节造成的空载闭环增益损失。有效值环的加入在保证系统负载调整率的同时,也使得系统闭环不会出现过增益。实验结果表明所提控制方案应用于阻性逆变器无互联线并联均流控制的有效性。     

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..     

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。     

一种快速无功支撑的阻容性逆变器并联控制方法

在低压微电网多逆变器并联系统中,负荷突变会导致微电网电压波动,逆变器具备快速无功支撑能力是维持电压稳定的必要途径。该文通过将阻容性虚拟复阻抗引入到逆变器输出电流反馈中,提出一种快速无功支撑的阻容性逆变器(RC型逆变器)及其并联功率分配方法。该逆变器将其等效输出阻抗设计成阻容性,可实现微电网在公共连接点处的无功功率快速支撑,从而保持系统电压稳定,并可抑制逆变器输出阻抗和电网阻抗间的谐振,进一步降低电压畸变。在对阻容性逆变器进行等效建模基础上,通过设计阻容性虚拟复阻抗,给出该类逆变器并联的多环功率精确分配方法,包括功率下垂控制外环,虚拟阻抗中间环及输出电压控制内环。分析虚拟复阻抗参数对并联环流的影响,并选取合适的控制参数。仿真和实验验证了控制方法的有效性。     

构网型与跟网型VSC的功率精确分配控制策略

针对构网型电压源变换器(VSC)与跟网型VSC并列运行时系统调节能力不足及功率分配效果差的问题,提出了一种构网型VSC与跟网型VSC的功率精确分配控制策略。首先,针对跟网型VSC传统PQ控制结构的缺点,提出了改进倒下垂控制方法,使得跟网型VSC在恒功率输出的基础上具备下垂调节特性,可与构网型VSC一起响应负载扰动,提高了系统调节能力和本地负载的供电可靠性,构网型VSC采用虚拟同步机(VSG)控制。其次,引入虚拟功率控制和虚拟阻抗控制,实现构网型VSC与跟网型VSC输出功率解耦及等效线路阻抗匹配。最后,利用实验平台对所提控制策略的有效性进行验证。     

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.     

大连线阻抗环境下的微网逆变器并联运行策略

随着孤岛微电网规模的增大,越来越多的逆变器选择通过LCL型滤波器或者耦合变压器接入微电网,使得逆变器有较大的感性连线阻抗或存在较大的连线阻抗差异。在大连线阻抗环境下,通过常规虚拟阻抗策略来调整逆变器的输出阻抗,将加剧逆变器输出电流在线路阻抗上的电压降落,恶化非线性负荷条件下微电网的母线电压质量且难以实现良好的均流控制。对此,提出一种直接控制安装点电压的逆变器并联运行控制方法,通过直接控制安装点电压将网侧连线阻抗转换成逆变器自身等效输出阻抗,通过准比例谐振控制器来减小逆变器自身等效输出阻抗幅值,从而将大连线阻抗问题转换成小连线阻抗问题,减弱网侧连线阻抗对环流抑制和微电网母线电压的不利影响;在小连线阻抗环境下,通过阻性虚拟阻抗和下垂控制策略来实现高精度的功率分配和环流抑制。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

虚拟阻抗对不同电压等级逆变器并联系统的稳定性影响分析

利用虚拟阻抗技术对双闭环控制结构进行优化,可将逆变器的等效输出阻抗改善为强感性,提高传统感性下垂控制策略在低压微电网中的功率分配精度,有效抑制环流,但往往忽略了虚拟阻抗对系统稳定性的影响。鉴于此,推导包含虚拟阻抗、线路阻抗及公共点电压的三环控制传递函数,建立考虑虚拟复阻抗的不同电压等级逆变器并联模型,并利用戴维宁等效原理对模型进行简化,在多种工况下根据Nyquist稳定判据分析虚拟阻抗对系统稳定性的影响。结果表明：不同电压等级的逆变器并联系统在添加虚拟阻抗后仍可保持稳定运行。