电压电流双闭环控制逆变器并联系统的建模和环流特性分析

传统的基于功率差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,通过分别改变各并联模块输出电压的幅值和相位来分别控制各模块输出无功和有功功率平衡,但该并联均流方案应用于电压电流双闭环反馈控制逆变器并联系统时有较大的控制误差.本文建立了考虑环流因素的电压电流双环控制逆变器闭环系统电路模型,依据传递函数推导出并联系统有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位的关系.建立基于等效输出阻抗和求解微分方程的环流特性分析方法,给出了逆变器输出有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位之间的定量关系,提出了相应的并联均流控制方案.仿真结果证实有功和无功环流均受输出电压幅值和相位影响,实验结果证明所提控制方案有较好的均流效果.     

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.     

基于虚拟振荡器的微网逆变器并联系统分析

对含虚拟振荡器(VOS)的微网中逆变器并联控制策略进行建模与稳定性分析。离网状态下,采用VOS控制的逆变器并联相当于VOS控制器本身的并联,且VOS采用数字控制器编程得到。系统环流抑制效果受VOS控制器中谐振参数与激励源(EXS)函数影响。建立VOS控制器二阶系统传递函数和并联同步等效模型,分析了其稳定性与稳定条件。负载阻抗的变化会影响并联逆变器输出稳定,设计EXS模块基于功率均分状态补偿负载电流扰动,提高了输出电压波形的质量。仿真结果验证了所提方法的可行性。     

基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究

低压微网内逆变器等效输出阻抗导致多逆变器间环流上升,低压微网整体运行出现异常,稳定性下降,严重时会造成器件损毁。为解决上述问题,提出基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究,在低压微网结构中,分析等效输出阻抗对输出功率特性的影响,提出多环控制策略,在下垂控制方基础上引入虚拟阻抗,将全部逆变器的等效输出阻抗由感性转变为阻性,均分低压微网负荷功率,提升低压微网稳定性。在Matlab/Simulink仿真平台内构建低压微网仿真模型,仿真结果显示引入虚拟阻抗后可将低压微网多逆变器间的环流最大值降至2A以下,保障低压微网系统稳定运行;分布式电源的离、并网情况下微网运行特性仿真结果证明所提方法及控制器的可行性与有效性,可有效实现整个逆变器并联系统的环流抑制。     

基于虚拟感抗与变下垂系数的逆变器并联策略

低压孤岛微网中分布式电源(DG)并联运行时,往往存在功率耦合和线路阻抗不平衡等问题,导致传统下垂控制逆变器功率分配及环流抑制效果一般。对此,提出一种基于虚拟感抗与可变下垂系数的逆变器并联控制策略。通过引入虚拟感抗实现有功功率和无功功率的解耦控制,使逆变器适用下垂控制方程;利用低带宽通信进行在线监测无功分配控制,实现自适应调整下垂系数,以消除线路阻抗不平衡对无功分配的影响。实验表明该策略具有较强功率分配特性和环流抑制能力,无需线路阻抗参数信息,具有快速、实时和可靠等优势。     

引入虚拟阻抗的并联逆变器新型下垂控制策略

在微网逆变器并联运行系统中,由于各逆变器之间的线路距离不同,导致其输出总阻抗不同且呈阻抗特性,传统的下垂控制无法得到正确运用,系统不能实现功率精确分配。为了解决这个问题,本文在传统下垂控制算法理论的基础上,提出一种引入虚拟阻抗的新型下垂控制策略。当负载突变时,该控制策略能保证母线电压幅值和频率的稳定,抑制两台逆变器系统之间的无功环流,实现系统有功、无功的精确分配,并且通过引入功率微分环节,提高了系统的动态响应。仿真分析验证了本文控制策略的可靠性。     

分布式电源并联运行控制新方法

在分析微网多逆变器并联功率分配机理基础上,分析了不同额定容量逆变器间有功功率和无功功率环流的变化规律,并具体分析了等效线路阻抗对功率分配的影响机理及传统下垂控制法的局限性,为此提出了一种改进的Q-En下垂控制方法和En电压恢复机制来改善无功功率的分配并分析了它们的控制原理。仿真和实验表明设计的改进下垂控制器可使得并联运行的逆变器能按额定容量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。     

抑制多台分布式发电单元自治微网环流的主从控制策略

为提高自治微网系统的容量和可靠性,多台分布式发电(distributed generation,DG)单元多并联运行。各DG输出电压幅值、频率、相位等微小的差异会在各DG间产生较大的环流,使其中的逆变器性能变差或损坏,因此必须对环流加以控制。分析了自治微网中多台DG并联运行时环流产生的原理,提出了用以抑制环流的等电压、等电流、等功率以及混合式4种主从控制策略。根据各DG采用的LCL接口电路,给出了相应的嵌套式逆变器控制结构。以含3台并联运行DG的自治微网为算例,用Matlab/Simulink进行仿真,分析了不同负载情况下的环流抑制效果,验证了上述策略的正确性和可行性。     

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.     

基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略

针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异,使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差问题,提出一种基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略。该策略首先在无功功率环中引入负载电压负反馈和积分环节,减小负载电压波动和实现无功功率与传输阻抗的解耦,提高无功功率分配精度。然后引入动态虚拟复阻抗,降低VSG输出电压跌落,改善电能质量。最后进行了预同步单元的设计,减小并联瞬间电流冲击,加快动态响应。改进后的虚拟同步发电机并联控制策略使输出电压能够稳定在正常范围内,实现了功率均分且具有环流抑制能力。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

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..     

基于主从控制的微电网电压质量改善策略

针对非线性不平衡混合负载易导致微电网母线电压畸变和不平衡的问题,目前大多采用增加额外的电能质量治理装置来提高母线电压质量。鉴于逆变器具有与电能质量治理装置相同的拓扑结构,本文将微电网母线电压质量治理问题转化为连接在微电网母线上的多逆变器输出侧电压质量治理问题,提出利用并联在微电网母线上的多逆变器系统对母线质量进行治理的策略,即将电能质量治理功能嵌入到从逆变器中,利用从逆变器实现逆变后的剩余可用容量抑制微电网母线电压谐波和不平衡。本文首先以单台逆变器为例,对非线性不平衡混合负载造成逆变器输出电压质量下降的原因进行分析,在此基础上,提出利用从逆变器剩余可用容量来补偿负载中的谐波、负序电流分量,而负载中的基波电流和零序电流分量则有主从逆变器共同分担。该控制策略有效的降低了逆变器输出侧电压的畸变率和不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置,降低了系统成本。最后通过在PSCAD仿真环境下搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于动态虚拟阻抗的多并联逆变器间环流抑制控制策略

孤岛微电网中基于下垂控制的各分布式电源逆变器并联运行,其参数差异会引发系统环流.为此提出一种基于动态虚拟阻抗的环流抑制策略.首先分析了采用下垂控制的逆变器并联时所产生环流的组成成分,得出无功环流占主导以及线路阻抗不匹配造成无功环流的结论.其次在虚拟阻抗中引入无功反馈项,实现无功精确分配,从而抑制无功环流.通过在电压控制方程中加入电压补偿项以消除线路压降,对传统的下垂控制策略进行改进,进一步抑制无功环流.最后在MATLAB/Simulink中搭建了3台逆变器并联的微电网模型,仿真实验结果表明,动态虚拟阻抗控制策略可以消除线路阻抗的影响,实现逆变器间无功功率的精确分配,解决多并联逆变器间的环流问题.     

基于改变环流阻抗的并联解耦控制策略

目前多逆变器并联系统大多采用均值均流控制策略,均值均流控制一般采用环流有功调相及环流无功调幅控制。对于无并机电感的逆变器并联系统,通过环流功率进行调相、调幅的调节控制受逆变器电压波形控制参数影响且存在耦合关系。本文针对均流控制进行分析提出了环流阻抗概念。根据环流阻抗概念提出了环流阻抗调节器用以改变并联系统的环流阻抗。在此基础上设计了均流控制调节器并进行实验验证。实验结果表明,该均流控制策略取得了良好的均流效果。     

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...     

微电网孤岛模式下基于虚拟阻抗的负荷分配控制策略

针对微电网孤岛模式下的多逆变器并联运行系统,其负荷分配性能对于系统的稳定、高效运行至关重要。通过深入分析多逆变器并联运行时的负荷分配机理,得到逆变器额定容量与总输出阻抗不匹配是造成负荷分配不准确的根本原因。在此基础上,提出了引入虚拟阻抗来实现逆变器额定容量与总输出阻抗相匹配的方法,以达到改善负荷分配性能的目的。同时,通过对下垂特性曲线的修正来减小虚拟阻抗对输出电压的影响。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提控制策略的有效性。     

基于环流阻抗的逆变器并联控制策略

目前,多逆变器并联系统大多采用均值均流控制策略。均值均流控制一般采用环流有功及环流无功进行调相、调幅控制。对于无并机电感的逆变器并联系统,通过环流功率对输出参考电压调相、调幅的调节控制关系与逆变器波形控制参数有关。文中提出了环流阻抗概念,并把它应用到并联系统的均流控制中。根据环流阻抗利用环流直接控制输出参考电压的幅值与相位,实现了无并机电感的并联系统的均流控制。文中对并联系统进行分析获取了模块环流阻抗的数学模型。文中研究基于环流阻抗的均流控制调节器设计。实验结果验证了此均流控制策略是可行的且均流效果良好。     

A dual control strategy for power sharingimprovement in islanded mode of ACmicrogrid

Parallel operation of inverter modules is the solution to increase the reliability, efficiency, and redundancy of inverters in microgrids. Load sharing among inverters in distributed generators (DGs) is a key issue. This study investigates the feasibility of power-sharing among parallel DGs using a dual control strategy in islanded mode of a microgrid. PQ control and droop control techniques are established to control the microgrid operation. P-f and Q-E droop control is used to attain real and reactive power sharing. The frequency variation caused by load change is an issue in droop control strategy whereas the tracking error of inverter power in PQ control is also a challenge. To address these issues, two DGs are interfaced with two parallel inverters in an islanded AC microgrid. PQ control is investigated for controlling the output real and reactive power of the DGs by assigning their references. The inverter under enhanced droop control implements power reallocation to restore the frequency among the distributed generators with predefined droop characteristics. A dual control strategy is proposed for the AC microgrid under islanded operation without communication link. Simulation studies are carried out using MATLAB/SIMULINK and the results show the validity and effective power-sharing performance of the system while maintaining a stable operation when the microgrid is in islanding mode.