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..     

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.     

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

下垂控制微电网的频率调节特性的研究

指出微电网采用下垂控制可以减小对通信系统的依赖,提高微电网的可靠性,易于实现分布式电源和负荷的即插即用。基于逆变器采用下垂控制方式的基本原理,讨论了逆变器的端电压、相角与其输出的有功功率、无功功率的相关性;理论研究了逆变器采用下垂控制的频率调节作用和下垂控制微电网的频率调节特性;最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建一微电网的仿真模型,分析了负荷并网和分布式电源并网时微电网的动态特性,以及下垂控制逆变器的频率调节作用。研究表明,下垂控制的微电网能够自动调节系统的电压和频率,动态调节逆变器的空载运行参数可以实现微电网频率的无差调节。     

基于有功和无功环流控制的DC-AC逆变器并联系统分析与实现

传统的基于有功和无功环流控制的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,即根据输出有功功率差调节输出电压的相位,根据输出无功功率差调节输出电压的幅值,实现输出负载均分.该控制方式若应用于电压电流双闭环控制逆变器并联系统会引起系统工作不稳定,本文分析了造成不稳定的原因,给出了电压电流双闭环控制DC-AC逆变器并联系统输出有功和无功功率差与输出电压幅值、相位差之间的定量关系,提出了相应的均流控制策略,给出了并联系统的实现方案.实验结果验证了该控制方案的可行性.     

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。     

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。     

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。     

基于组播的功率调节系统在光伏电站的应用

针对大容量光伏电站中逆变器数量较多时采用点对点的功率调节方式致使调节速度慢、调节时间长的问题,提出了一种基于组播的功率调节系统。通过UDP组播一次性对全站逆变器下发遥调指令,以提高整个电站的调节速度。详细介绍了功率调节控制系统的结构、控制模式及控制策略。在进行电压无功控制时充分利用逆变器的无功容量替代SVG的功能,大大节约大型光伏电站的成本。该系统已在甘肃金昌振新100 MWp光伏电站中成功应用,算例验证了所述方法的有效性。     

可调阻抗无互联线并联逆变器的控制方法

传统的无互联线并联逆变器PQ下垂法是由同步电机并网理论推导而来的,它具有稳态均流精度低和动态响应差等缺点.分析了逆变器并联系统的有功功率和无功功率的环流模型,并且基于传统的PQ下垂法,增加了具有阻抗调节功能的两个控制环节,提高了系统的动态和静态环流抑制能力,并且降低了系统对线阻抗等参数不平衡的敏感程度.仿真和实验结果均验证了该方案的良好性能.     

三相光伏并网逆变器多目标优化模型预测控制

三相电压型并网逆变器广泛用于光伏发电领域。逆变控制方法用于提高并网系统效率和响应质量。模型预测控制策略使用离散时间模型预测下一个采样周期所有可能的输出值,根据评估函数选取最优电压向量。将模型预测控制用于三相电压型并网逆变器中。首先,建立三相光伏逆变器在d-q坐标系下的瞬时功率数学模型。其次,设计预测函数在线预测逆变并网参数。选择合适的目标函数控制逆变器下一采样周期的输出值。d-q坐标系下的跟踪精确迅速,所提出的控制策略计算量小,无需PWM调制,更容易实现。然后,对模型预测控制进行多目标优化。设计电流解耦控制减小系统输出有功功率,改变评估函数提高输出电流质量,修正交流侧电压参数提高预测的准确性。最后,仿真和实验结果证明提出的控制策略输出电流具有良好的动态性能和较低的谐波畸变率,可快速跟踪给定的参考值,具有无功补偿的功能。     

上海西郊变电站STATCOM的性能测试及试运行情况

上海西郊变电站静止同步补偿装置(STATCOM)由链式逆变阀、开关柜、静发变、就地控制/监测/保护/电源柜、水冷系统、控制台等组成。它采用集成门极换向晶闸管(IGCT)功率器件,以三相大功率电压逆变器为核心,具有恒无功和恒电压2种运行方式,具备快速的电压动态支撑能力。文章介绍了阀相关设备的单体调试、分系统调试、系统调试和性能测试。测试表明,STATCOM响应时间小于40ms,无功输出为-36~ 50Mvar并可连续调节。西郊变电站STATCOM经过半年的试运行,主要指标基本达到了设计要求。     

UPS无互联线并联控制技术的Saber仿真

多模块化UPS供电系统便于系统扩容,提高了系统的稳定性.逆变器之间的并联控制为系统的核心,给出了一种基于有功功率与无功功率检测的全数字化无线控制方案.对方案的重要环节如数字锁相环的设计,有功功率无功功率的检测,下垂特性控制进行了分析.利用Saber软件的MAST语言完成相关模块的建模仿真,对控制方案进行了验证.     

改进的无功功率模型参考自适应异步电机转速辨识

针对传统无功功率模型参考自适应模型的输入信号中含有大量的高频信号和噪声,致使模型的自适应机构设计难度增加、速度预测精确度降低的问题,提出改进的基于无功功率的模型参考自适应系统。在传统的无功功率模型参考自适应模型的基础上,引入巴特沃思滤波器并运用改进的模糊PI控制器取代原有的控制器,滤除了输入信号的噪声,提高转速预测精确度。仿真结果表明,改进后的无功功率模型参考自适应系统,参考模型输出的无功功率信号较滤波前其振动的幅值和频率大幅度降低,将这种信号作为自适应模块的输入得到的预测转速,其预测精确度和预测系统动态性能得到提高显著。