基于直接磁链控制的并联逆变器下垂控制策略研究

在传统的下垂控制中,通过电压-频率下垂方法实现功率的分配,需要用到复杂的多重环路控制和Park变换,功率分配时频率偏差较大。针对这些问题,采用了基于虚拟磁链的下垂控制方法,通过磁链-相角下垂实现功率的调节。之后,设计了一种改进的直接磁链控制器,基于直接磁链控制(DFC)原理实现了磁链相角和幅值的控制,取代了传统下垂控制中的多重反馈环路和PI调节器,具有控制简单,动态响应速度快,磁链脉动小等优点。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建了具有两个并联逆变器的简化微网模型用以验证设计的控制策略的有效性。仿真结果表明,所设计的控制策略具有良好的动态响应和静态稳定性,并且与传统的下垂控制方法相比,具有更小的频率偏差。     

基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制研究

在传统的电压-频率下垂控制中存在复杂的多重反馈环路和较大的频率偏差,采用相角下垂控制可以有效地减小频率偏差但会影响有功分配的准确性,针对这些问题提出了一种基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制策略。首先,推导了基于虚拟磁链的相角下垂控制方法。然后,分析了磁链-相角下垂控制中影响有功分配的因素,进而提出了一种新型的有功负荷分配控制方案。该方案在不影响系统稳定性的前提下,通过加入补偿控制使并联逆变器按照其额定容量实现准确分配。最后,在一个具有并联逆变器的微网模型中验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明:所提控制策略能同时实现有功功率的准确分配和频率的零偏差,并且该策略采用直接磁链控制取代了传统的多重反馈环路,控制简单,动静态性能良好。     

微电网改进下垂控制方法的小信号稳定性分析

针对微电网在孤岛运行状况下的功率分配问题,采用小信号状态空间模型分析了传统静态下垂控制方法在功率分配以及动态稳定性方面的影响.为了弥补传统下垂控制方法的不足,提出了一种带有可控因子的、具有暂态下垂特性的新型功率分配控制策略,这种控制策略使系统从一个自由度变为两个自由度,同时使用极点配置技术,选择合适的暂态下垂增益.通过小信号分析,得出该种新型下垂控制方法不仅可以实现分布式电源(DG)之间精确的负荷分配,同时还能保证功率变化时微电网的动态特性.最后通过仿真分析,验证了新型下垂控制器对微电网的暂态响应具有很大的提升作用.     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

dq0坐标系下微网电压电流双闭环下垂控制方法及其逆变器设计

下垂控制是在微网中广泛使用的一种控制策略,下垂控制的逆变器联网运行时,微源输出功率为下垂曲线在频率等于50 Hz处的功率值,逆变器相当于恒功率输出。在介绍了下垂控制的基本原理和具体实现方法的情况下,研究了下垂控制的逆变器并网运行时的特性,得出了线路阻抗和下垂系数均象征着并网过程中系统阻尼的结论,设计了下垂控制的功率控制器和逆变器输出端滤波器的参数取值,利用matlab模型对设计进行仿真,并设计了下垂控制离网运行时的频率恢复控制方法。     

带有虚拟阻抗的逆变器并联改进型下垂控制

给出了一种单相电压源逆变器(VSI)并联系统的控制策略.该控制策略应用dq变换得到有功电流和无功电流来替代传统下垂控制中的有功功率和无功功率,降低了负载电压波动对下垂控制方程的影响.为了进一步提高逆变器的输出特性及更大程度上消除环流,在下垂控制的基础上加入了虚拟阻抗控制.相比其他控制方法,该控制策略不但可以使逆变器工作过程实现输出有功功率的均分,而且具有良好的动态特性.同时,无互联线控制方式使得该方法便于逆变器的热插拔和冗余设计.仿真结果证明了该控制方法的可行性和优良性能.     

提高微电网孤网运行品质的改进下垂控制方法研究

当微电网运行在孤岛状态时,传统下垂控制由于受线路参数不匹配因素影响,难以按照下垂系数对无功功率进行合理分配.为了提高孤网微电网运行品质,提出了一种基于SOGI-FLL技术的改进下垂控制策略.在传统下垂控制的基础上引入了SOGI-FLL(二阶广义积分)环节和电压补偿环节,利用SOGI-FLL能够对输入信号进行快速实时跟踪的特点实现线路参数识别环节,利用线路参数对无功分配的影响加入电压补偿环节,从而达到无功功率的合理分配且不会造成公共点PCC端电压越限.Matlab/Simulink仿真验证了有效性和准确性.     

微网孤岛运行模式下的改进下垂控制方法研究

受线路阻抗参数影响,传统的功率下垂控制难以保证并联微源输出的无功功率按其容量比合理分配。针对这一问题,提出了一种用于微网孤岛运行时的改进功率下垂控制策略,公共母线处的中央控制器向各并联微源的本地控制器发送无功功率给定值信号,通过积分器调节后实现下垂特性曲线的平移,保证并联微源输出的无功功率可以合理分配。此外,在无功-电压下垂策略中增加了公共母线电压有效值的反馈控制,保证了该处稳态电压为额定值;同时,在有功-频率下垂策略中通过减小下垂增益保证了系统稳态频率偏离额定值很小,加入了有功功率的微分环节,保证了下垂增益较小时系统仍然具有较好的动态性能。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

微电网控制系统的分析与仿真

阐述了含有2个微电源的微电网在并网与孤岛模式运行下有功功率和无功功率分配问题.在电网中通过加入1个电压-无功功率下垂特性来改进电压控制的性能,通过有功功率-频率下垂特性改变,DR可由并网模式转为孤岛模式.此时,并不是直接控制DR的输出功率,而是由功率-频率下垂特性来决定输出值,使得2个DR都输入足够的功率来供给微电网中所有的负载.仿真结果表明,通过对控制器参数的设置,所设计的控制器能够使微电网在并网和独立模式运行时的有功功率和无功功率得到合理分配.     

基于虚拟阻抗的低压微电网功率均分控制策略

在低压逆变器并联系统中,各逆变器之间存在线路阻抗不匹配的情况,针对传统下垂控制策略无法实现无功功率的精确均分,且会产生较大环流的问题,提出一种基于虚拟阻抗技术的改进下垂控制策略.该控制策略中,首先采用虚拟阻抗技术使等效线路呈感性,以实现功率完全解耦;其次在无功-电压下垂控制的基础上,采用电压补偿的方法解决无功功率无法均...     

面向多逆变器的微电网冗余群控策略

为了解决在微电网系统中多台逆变器的冗余群控的问题,提出3层式控制方法,第1层为新型改进的下垂控制,通过引入感性虚拟阻抗,使得逆变器等效输出阻抗仅由滤波电感决定,设计出稳定性优良的双环下垂控制器;第2层为同步控制,基于幅值和频率参考值正反馈的同步并网控制原理,采用公共连接点断路器两侧相位及电压幅值信息,对下垂控制进行反馈同步调节;第3层为补偿控制,结合补偿传递函数及下垂控制结构,设计出电压幅值与频率的补偿量模型,来弥补下垂过程中产生的稳态误差.结果表明,该控制策略可以满足微电网的可靠运行,具有良好的动态和稳态性能,真正实现了微电网中多台逆变器的冗余群控管理.     

一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略

针对虚拟阻抗的引入会导致微电网逆变器输出电压跌落的问题,提出了一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略。首先,通过对基于感性虚拟阻抗的逆变器控制系统闭环传递函数以及感性虚拟阻抗变化对闭环传递函数影响进行频域响应曲线分析,说明了改进下垂控制方法的必要性。其次,通过下垂曲线分析提出基于虚拟阻抗电压反馈的改进下垂控制策略。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:所提出的改进下垂控制策略不但可以解决逆变器输出电压降落的问题,而且提高了下垂控制的功率分配精度,维持了系统电压和频率的稳定,证明了所提出的改进下垂控制策略的有效性。     

逆变器并联功率解耦及鲁棒下垂控制方法研究

低压微电网线路阻性成分较大,下垂控制的功率耦合问题严重,基于坐标变换的虚拟功率下垂控制可以消除有功和无功功率控制的耦合问题,但虚拟无功功率的分配会受线路阻抗的影响,无法保证并联逆变器功率的合理分配。针对目前虚拟功率下垂控制方法的不足,提出基于该方法的功率鲁棒下垂控制策略,通过在传统逆变器电压电流双闭环控制的基础上增加公共耦合点电压有效值的反馈控制,使虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响,进而实现有功功率和无功功率的比例分配。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

改善微电源无功分配精度的分布式电压调整方法

提出了一种根据可调度微电源无功出力信息,在线计算无功-电压下垂曲线的斜率、电压和无功参考值的算法.在一次电压下垂控制基础上,通过动态调整下垂曲线斜率、电压和无功参考值,改善分布式可调度微电源无功输出的均分能力.负载无功需求平衡后,通过分布式二次电压调整将微电源端电压恢复到允许范围内,以提高电压质量,并实现分布式调压和无功输出均分.在Matlab/Simulink平台上搭建微网动态模型,仿真验证了所提策略的有效性.     

带母线电压多级补偿的直流微网下垂控制策略

直流微网采用分层控制可实现不同控制目标在不同时间刻度的解耦设计。其中,底层初级控制广泛采用下垂策略实现并联电压模块的自主均流。但高均流精度依赖于较大的下垂系数,同时会引起较大的母线电压跌落。该文提出一种带母线电压多级前馈补偿的直流微网分段线性下垂控制策略,按照负荷区间能够柔性设置各并联模块的下垂系数,同时,对于母线电压跌落利用母线电压多级前馈进行补偿,在初级控制上可以同时解决并联模块的均流性能与母线电压跌落问题。最后,设计了实验室样机,实验结果验证了该控制策略的优越性。     

微网孤岛运行模式下新型频率控制方法

微电网孤岛运行时,基于下垂控制的并联逆变器可以按照运行要求分担负荷功率,但稳态频率会存在静态偏差。利用有功功率及其延时值,使逆变器在动态过程中具有下垂特性,且不影响频率的稳态值,通过原有下垂系数的调整可以保证频率质量符合要求,保证稳态时有功功率的合理分配。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明:所提控制策略具有良好的动态与稳态控制效果。     

准比例谐振控制的单相逆变器并联控制技术

针对传统的逆变器控制策略对交流信号跟踪出现的偏差问题,在准比例谐振控制器的双环控制基础上,提出输出有功功率和无功功率与输出电压相位和幅度解耦后的新型下垂控制算法。应用时变相量法建立并联系统的小信号模型,分析下垂系数的变化对系统稳定性和动态性能的影响。仿真实验结果表明,利用准比例谐振控制器和新型下垂控制策略能有效地实现单相逆变器并联控制。     

一种适用于大规模直流电网的优化下垂控制

传统的下垂控制策略斜率值恒定,当系统运行状态改变时,直流电压的调整和有功功率的分配只能按照该斜率值去进行,而忽略了电压调整对系统直流网损的影响。为此以直流网络损耗最小为目标提出一种斜率可优化的下垂控制策略,其特点是:下垂控制的斜率值不再是固定的,优化算法能够对下垂控制的斜率值进行优化,使系统在调节直流电压和平衡有功功率的同时实现直流网络损耗最优。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对所提出的控制策略进行了验证,仿真结果证明了所提出控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机技术的改进微网下垂控制

采用虚拟同步发电机技术模拟真实同步发电机的旋转惯性和阻尼分量,使得逆变器具有类似于真实发电机所具有的转子特性,从而使得逆变器的输出频率具有一定的抗扰动能力。通过对VSG的阻尼系数D的改进,在控制层面实现了虚拟阻尼的动态变化,在减少频率波动的前提下减小了系统的动态变化时间,并且结合了改进有功-频率控制和电压-无功下垂控制,算例仿真表明,所提控制方法改善了系统的动态频率特性和母线电压水平,取得了良好的控制效果。     

采用下垂特性的微电网控制研究

针对低压微电网中传统下垂控制存在的电压与频率偏差问题,建立了三相逆变器的数学模型,采用了改进的下垂控制,即电压恢复控制部分采用主从控制,由主控制单元平衡负载突变所引起的电压功率变化,频率恢复部分三个微源共同参与调节,同时加入惯性环节以使频率稳定在额定值附近。在此基础上进行了MATLAB/Simulink环境下的仿真和实验分析,验证了所采取控制策略的有效性。