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...     

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。     

基于并联虚拟电阻的多逆变器控制策略

功率均分与环流抑制是微电网中逆变器并联控制的关键问题。针对线路阻抗差异造成的系统功率均分精度低下及系统环流等问题,提出一种基于并联虚拟电阻的多逆变器控制策略。通过对各逆变器的电压跟踪系统进行设计,利用虚拟支路电流对内环电流参考值进行强制修正,从而改变各逆变器的等效连接阻抗,实现系统功率均分精度的提高及环流抑制。最后,结合逆变器等效输出阻抗的伯德图,对电压跟踪系统中的相关控制参数进行了选择。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,验证了新方法的有效性。     

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。     

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。     

基于反馈阻抗的微电网下垂控制策略

低压微电网逆变器的等效输出阻抗受线路参数影响会呈现出阻性,而传统下垂控制是基于感性阻抗为前提,直接用于低压微电网逆变器控制达不到频率和电压的控制要求。在分析了传统下垂控制法和逆变器等效输出阻抗对系统影响的基础上,提出了引入反馈感性阻抗的电压电流双环控制。反馈感性阻抗的引入使逆变器等效输出阻抗为感性,可以正确体现P-f、Q-V动态下垂控制特性,并且在并/离网运行模式变化时不用切换控制策略。通过在PSCAD中建立风光储微电网仿真模型,分析了并/离网和负荷突变的仿真结果,验证了控制策略的有效性和正确性。     

基于“虚拟负阻抗”的微网逆变器并联运行研究

在低压微网孤岛运行模式下,传统下垂控制受线路阻抗特性的影响难以实现良好的均流效果。在控制环路增加虚拟阻抗可以抑制系统环流,但传统虚拟阻抗会增大逆变器的输出阻抗,导致输出产生电压降落,且由于系统阻抗阻性部分的影响难以将系统矫正为纯感性。为解决上述问题,提出"虚拟负阻抗"的控制策略,采用虚拟负电阻来抵消系统阻抗中的阻性部分,使逆变器保持较低的输出阻抗,减小系统输出电压的降落,再结合虚拟电感使其更趋近纯感性,改善环流抑制效果。在Matlab/Simulink中搭建了双逆变器并联运行模型,仿真结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

基于LCL滤波的400 Hz逆变器并联控制

LCL滤波器广泛应用于并联系统中,这种滤波器的结构有利于环流抑制和功率均分,但在非线性工况下容易在负载侧产生较大的谐波电压.针对环流抑制与电压质量控制的矛盾,对400 Hz逆变器等效阻抗进行了分析,揭示了输出电压闭环控制与引入输出电流前馈的电容电压闭环控制是等效的,可以减少谐波电压,但也削弱了负载侧电感的环流抑制作用.在此基础上,提出采用多比例谐振控制器和负载电流前馈构成虚拟负谐波阻抗,以重塑逆变器在低次谐波处的等效输出阻抗为小阻抗,从而减小谐波电压.通过采用不同基准的多比例谐振控制技术,实现了分频段阻抗重塑,使滤波器在基波和高次谐波频率处仍具有环流抑制功能.最后,使用下垂控制策略对两台逆变器进行了并联实验研究,实验结果验证了所提技术方案的有效性.     

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。     

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。     

一种微电网多逆变器并联运行控制策略

在微电网多逆变器并联系统中,由于逆变器的输出阻抗以及与公共连接点的线路阻抗存在差异,应用传统下垂控制法会导致逆变器间的环流较大及功率均分精度较低。在分析多逆变器并联系统中传统下垂控制法及逆变器输出阻抗对系统性能的影响基础上,通过引入感性虚拟阻抗,提出一种适合微网多逆变器并联的电压电流双环下垂控制策略。虚拟阻抗的引入使输出阻抗仅由滤波电感值决定,减少了逆变器输出电阻的影响;考虑线路阻抗的影响,提出一种新型改进下垂控制算法,通过对下垂系数进行修正,减弱了线路阻抗差异对并联均流的影响,提高了多逆变器并联性能。仿真与实验结果表明了该控制策略的正确性和有效性。     

感性逆变器并联动态性能分析及多环控制策略

在低压微电网多逆变器并联系统中,应用传统下垂控制法会导致逆变器间的环流较大及功率均分精度较低,且往往会引起动态性能的问题。针对上述问题,该逆变器将其等效输出阻抗设计为感性,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。通过设计感性虚拟感抗,给出了感性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。并在传统下垂法中额外加入瞬态下垂分量,运用小信号建模分析表明控制方程系数的匹配能较大的影响瞬态响应,合理的参数设计有利于动态性能的提高。仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。     

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。     

基于虚拟阻抗的改进型微电网下垂控制策略

通过对传统下垂控制算法的有功、无功分析,引入虚拟电感的电压电流双环控制策略,虚拟电感使逆变器等效输出阻抗成感性,从而通过调节感抗匹配程度提供功率均衡效果;提出一种多逆变器并联运行的改进型下垂控制算法,通过改进型下垂控制参数设置,减弱了阻抗对环流的影响。实验仿真结果表明,改进型多逆变器并联的微电网下垂控制算法提高了多逆变器的并联运行性能,有效地减小了多逆变器并联运行的环流问题,大大提高了多逆变器并联运行的无功均衡效果。     

利用容性输出阻抗的逆变器解决风机的无功补偿问题

将风机网侧的逆变器等效输出阻抗设计成容性可使其体现对系统无功电压调整过程相逆的电源特性,这种特性使得风机可以参与公共连接点处的电压调整。通过了解对等效输出电抗为容性的逆变器的下垂控制特性,对其电压电流控制环进行数学建模;通过在网侧逆变器控制中引入"虚拟电抗"来模拟其输出的阻抗为容性,使逆变器具有无功补偿的能力。对比仿真可得,容性输出阻抗逆变器能够发出无功,对由于系统故障引起的电压跌落快速响应并有效地参与系统电压调整。     

基于虚拟电容的并联逆变器无功环流抑制策略

微电网离网运行模式下,采用下垂控制的多台逆变器并联运行时,由于各逆变器系统等效阻抗与容量不匹配,使得并联逆变器间产生较大的环流。采用虚拟电容法使系统等效阻抗呈容性,可有效解决有功功率与无功功率的耦合和常规虚拟阻抗法引起的电压跌落问题,并设计了合理的虚拟电容的取值,同时分析了LC和LCL滤波器对系统高频环流的影响,仿真和实验验证了所提控制策略的可行性。     

多储能逆变器并联系统在微网孤岛条件下的稳定性分析及其控制策略

多台储能逆变器在微网孤岛条件下并联运行时,需要为整个微网系统提供稳定的电压频率支撑,但逆变器等效输出阻抗和线路阻抗的差异会造成功率分配不均以及环流过大等问题,从而导致整个微网系统的不稳定。为了解决上述问题,可以在传统P-U、Q-f(调整有功功率来稳定微网电压、调整无功功率来稳定微网频率)下垂控制策略的基础上采用虚拟阻抗技术,通过对虚拟阻抗的设计将所有逆变器的等效输出阻抗设计为阻性,从而实现负荷功率的均分。从多储能逆变器并联系统的拓扑结构入手,分析了储能逆变器并联系统的功率流动特性并建立其输出阻抗模型;对整个系统的控制策略进行详细的介绍,包括引入虚拟阻抗的下垂控制策略以及储能逆变器的双闭环控制策略;根据阻抗稳定性分析法,分析了逆变器滤波参数和控制参数对整个系统稳定性能的影响,基于该工况可以发现当滤波电感L增加到5 m H时,逆变器并联系统趋于不稳定;虚拟阻抗系数kL增大到3时,系统阻抗比乃奎斯特曲线越过拒绝域,同时也会使系统的等效输出阻抗由偏阻容性变成感性,不利于高次谐波的抑制;而虚拟阻抗系数RD增大可以加强功率均分效果且对系统的稳定性影响较小。仿真结果说明,在该工况条件下,通过合理的设计逆变器输出阻抗,可以使多逆变器间的环流最大值由30 A降低到3 A以内,从而保证光储微网在孤岛条件下的稳定运行。     

低压微网阻性逆变器并联运行控制策略

并联逆变器需要较强的环流抑制能力、较好的功率分配特性和一定的抗扰能力.而传统下垂控制与双环控制方法动态特性较差、功率分配精度不高、环流抑制效果一般.针对低压微网系统稳定运行受逆变器输出阻抗、连线阻抗、负荷特性影响等复杂情况,详细分析了逆变器的应用需求,重点研究了环流抑制和功率均分控制策略,提出了一种含虚拟负感抗分量和自...