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。     

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。     

有功调频-无功调压的间接电流型并网逆变器控制方案

分析了并网逆变器的数学模型,得出逆变器输出电压的频率和幅值与电网吸收的有功和无功的关系,并基于此关系,提出了一种间接电流控制型并网逆变器控制方案,即在锁相环完成锁相的基础上,通过有功功率闭环调节逆变器输出电压的频率,通过无功功率闭环调节逆变器输出电压的幅值.为保证逆变器相位调节的精度,提出了一种逆变器频率调节算法.仿真...     

复合型功率同步逆变器:序阻抗建模与并网特性

分布式能源通常借助逆变器接入电网,但基于锁相环的传统电流控制策略在弱电网并网场景下易引发失稳现象。因此,文中提出“复合型功率同步逆变器”概念,通过有功功率与无功功率相结合的复合功率同步方法替代传统锁相环,以改善逆变器在弱电网条件下的并网暂态响应,并有效提升并网稳定性。基于谐波线性化方法,推导建立复合型功率同步逆变器的序阻抗模型,并针对同步系数及稳态工作点对并网逆变器稳定性影响机理展开理论分析。阻抗分析结果表明,所提出的复合型功率同步逆变器的输出阻抗基频段幅值在宽工作范围内主要受同步系数影响。同时,搭建实验样机,硬件实验结果证明了所提复合功率同步方法的有效性与阻抗分析的正确性。     

弱电网下计及锁相环影响的LCL型并网逆变器控制策略

新能源并网逆变器在弱电网下易诱发宽频带振荡.为分析振荡失稳的发生机理,首先基于复矢量传递函数方法建立了计及锁相环影响的三相LCL型并网逆变器阻抗模型,然后分析了频率耦合的机理.在此基础上推导出并网逆变器系统与电网阻抗交互作用的等价输出阻抗模型,应用阻抗稳定性判据分析了锁相环对并网逆变器稳定性的影响.为抑制锁相环对并网逆...     

双闭环控制电压源逆变器并联系统环流特性研究

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位不一致会产生有功环流和无功环流.从逆变器等效输出阻抗的角度,对基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的逆变器并联系统的环流特性进行了研究.理论分析、仿真和实验结果证明,对于双闭环控制电压源逆变器并联系统,各模块输出电压单位幅值差造成环流的大小取决于单模块逆变器等效输出阻抗的模值,环流的无功功率与有功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值;各模块输出电压单位相位差造成环流的大小取决于单模块输出电压和等效输出阻抗的模值,环流的有功功率和无功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值.     

一种简化的逆变器并联控制技术研究

依据输出有功功率差和无功功率差分别调节输出电压相位和幅值的控制技术较多地应用在逆变器并联控制中.但是,对于基于电压电流双闭环反馈的电压源型逆变器,输出有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值均有耦合关系.本文推导出逆变器的等效输出阻抗,研究了有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值的定量关系.讨论了器件精度对输出电压跟踪基准电压幅值和相位的影响,在此基础上提出一种简化的并联控制策略:即基准电压同步,根据环流大小调节基准电压幅值.建立了并联系统模型,分析了并联系统特性,给出了实验结果.     

基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator）由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。     

多机并网逆变器的并网／并联统一控制策略

分析了多机并网逆变器系统,得出其等效电路,推导出调节逆变器输出电压的相位可以调节逆变器输出有功功率,调节逆变器的输出电压幅值可以调节逆变器输出的无功功率.根据该理论,提出了一种多机并网逆变器的并网/并联统一控制策略,通过有功功率闭环调节逆变器输出电压的频率,通过无功功率闭环调节逆变器的幅值,给出了系统的运行流程,并分析了该方法内在的反孤岛能力.仿真和实验证明,所提控制策略在逆变器并网与并联时控制效果优良,并能实现平稳转换.     

一种低延时鲁棒功率下垂控制方法

在分析多逆变器并联功率分配机理上,提出一种低延时鲁棒功率下垂控制方法。通过重新设计等效输出阻抗呈阻性,将下垂控制器中有功/无功功率进行解耦。在此基础上,对有功功率控制构造积分器1/s,设计Q-f/P-U'鲁棒下垂控制器及U'恢复机理,提高了逆变器输出功率对等效输出阻抗和线路阻抗的鲁棒性,解除了线路阻抗与功率制衡关系,实现了负荷功率按额定容量比精确分配。该策略未改变逆变器等效输出阻抗的相频特性,无需重新设计等效输出阻抗,降低了设计难度。同时,利用所提的低延时快速功率计算方法降低了功率计算引入的控制延时,提高了系统的动态性。仿真和实验均验证了所提方法的正确性和有效性。     

无互联线并联逆变器的功率解耦控制策略

传统下垂控制方法会引起无互联线逆变器并联系统的误调节。该文在考虑逆变器输出阻抗和线路阻抗中阻性分量的基础上,分析了因逆变器模块滤波电感和线路阻抗差异造成的无功分配不均的原因,提出了功率下垂解耦控制方法。该方法可以消除并联系统的误调节,但并不能改善功率分配不均的现象。分析得知,逆变器模块较大的输出电压幅值将使该逆变器发出较大的有功功率和无功功率,由此提出了改进型的功率解耦控制策略,该方法可以使功率分配不均的现象得到改善。原理试验样机验证了所提控制方法的正确性和先进型。     

三相并网逆变器锁相环频率特性分析及其稳定性研究

并网逆变器的锁相环用来实现并网电流的相位跟踪,其会对并网逆变器输出阻抗特性及其稳定性产生影响。因此,首先采用谐波线性化方法,推导了考虑锁相环前后并网逆变器的正负序输出阻抗模型,指出由于引入了锁相环,逆变器输出阻抗的小信号等效电路多了一条锁相环等效阻抗的并联支路。其次,对两种常用的锁相环电路(同步参考坐标系锁相环和双二次广义积分锁频环)的频率特性进行了对比研究,研究表明锁相环频率特性的不同使得逆变器输出阻抗低频段存在差异。为此,采用基于阻抗的分析方法,研究了不同电网阻抗条件下锁相环对并网系统稳定性的影响;对并网系统的稳定性进行了实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

具有复数滤波器结构锁相环的并网逆变器对弱电网的适应性研究

针对传统的同步旋转坐标系锁相环结构的逆变器并网系统,结合复数滤波器基波正序电压提取特性,构建具有复数滤波器结构锁相环的逆变器并网系统(CFPLL-GIS)。在此基础上充分考虑锁相环影响,建立CFPLL-GIS的阻抗模型,并通过基于阻抗的稳定性判据分析,说明复数滤波器结构的引入可以提高逆变器并网系统等效输出阻抗在中频段内的相角,能够显著改善逆变器并网系统对弱电网的适应能力;同时结合CFPLL-GIS的结构特点并以逆变器并网系统的环路增益为设计指导,提出一种逆变器并网系统等效输出阻抗重塑控制策略,改善系统的阻抗特性,保证逆变器并网系统具有充足的稳定裕度,进一步拓宽CFPLL-GIS对电网阻抗的适应范围。最后,通过仿真和实验验证了本文理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。     

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。     

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。     

不同容量微源逆变器并联功率鲁棒控制

微网不同容量逆变器按照比例精确分配负荷有功功率和无功功率的条件是等效输出阻抗与容量成反比,但实际中由于参数漂移、谐波注入和采集误差很难精确设计等效输出阻抗。以感性输出阻抗为例,分析等效输出阻抗对功率分配的影响机理及传统下垂控制法的局限。针对一种包含电压电流环的功率下垂控制器,通过重新设计等效输出阻抗,提出一种功率分配鲁棒控制方法,使无功功率分配不受输出阻抗变化的影响,并使等效输出阻抗幅频特性在工频内输出呈感性,高频内呈阻性以满足下垂方程及实现谐波抑制。仿真和实验证明并联运行的微源逆变器能按容量比精确分配负荷有功和无功,设计的控制器具备较强的鲁棒性能。     

考虑频率耦合效应的三相并网逆变器序阻抗模型及其交互稳定性研究

在分布式发电系统中,并网逆变器作为主要的功率接口单元,其稳定性直接关系到并网系统的可靠运行。目前在大多数阻抗分析过程中,将并网逆变器视为单输入单输出系统,忽略了频率耦合特性的影响,因而导致逆变器低频段的稳定性分析不够精确。该文针对三相LCL并网逆变器,采用多谐波线性化方法分别推导解耦双同步参考坐标系锁相环(decoupleddoublesynchronousreferenceframePLL,DDSRF-PLL)的频率特性模型和并网逆变器的输出阻抗模型。基于序阻抗分析方法和奈奎斯特稳定判据,分析频率耦合特性对并网逆变器系统稳定性的影响,并基于稳定性对锁相环结构进行改进。论文对并网系统的稳定性进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种改进线性扩张状态观测器的自抗扰控制宽频带振荡抑制方法研究

针对自抗扰控制策略在并网系统参数变化时能否维持逆变器接入弱电网的稳定性展开了进一步研究。首先,建立了计及频率耦合的自抗扰控制型并网逆变器等效单输入单输出序阻抗模型,并采用Nyquist稳定判据定量分析逆变器输出功率、电网短路比、锁相环以及自抗扰控制器参数变化对并网系统稳定性的影响。其次,针对上述参数变化所导致的弱电网下自抗扰控制型逆变器稳定性降低、宽频带振荡等问题,提出了一种改进线性扩张状态观测器(enhanced linear expansion state observer, e-LESO)的自抗扰控制宽频带振荡抑制方法。通过在传统一阶自抗扰控制器中LESO内部增添比例支路和滤波环节,重塑自抗扰控制型并网逆变器输出阻抗,拓宽其中频段(100 Hz~1 kHz)内呈正阻尼特性的频率范围,从而增强自抗扰型并网逆变器鲁棒性,实现宽频带振荡抑制。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

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...     

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。