引入功率微分项的并网下垂控制逆变器小信号建模与分析

针对经典的电压-频率下垂控制系统受扰易产生振荡的问题,提出了加入功率微分项的下垂控制方法。建立了经典下垂控制与所提加功率微分项的下垂控制的并网逆变器完整的小信号模型。分析了下垂系数与功率微分系数对系统特征根分布的影响,得到了加入功率微分项后系统低频域特征根阻尼比增加、可有效抑制扰动带来的振荡的结论;分析了各参数变化对系统稳定性的影响,为系统参数设计与性能分析提供了理论依据。最后通过MATLAB/Simulink建立模型,在同样初始状态下系统取不同参数以及不同控制策略时,系统受扰的响应与理论分析一致,验证了建模与理论分析的正确性。     

下垂控制并网逆变器小信号稳定性分析

微电网是将分布式能源整合到公共电网中的有效方法。其中最重要的问题是连接电网电压型逆变器中微电网的电力潮流控制。建立了并网逆变器功率流控制的小信号模型,可见,在传统的功率流控制中可能遭受弱阻尼和瞬态响应缓慢的问题,而提出新的改进下垂控制可减轻这些问题而不影响稳态潮流控制,同时降低微源间输出电压的幅值差,从而抑制无功环流的形成。TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)实验系统分别验证了该方法的小信号模型分析和有效性。     

基于小信号建模的微电网下垂控制稳定性分析

微电网的系统参数的设计对系统的稳定性和动态特性有着十分重要的作用。为了研究系统参数对下垂控制稳定性和动态特性的影响,本文提出基于小信号建模的微电网下垂控制稳定性分析方法。该方法对微电网某个稳态工作点进行小信号建模,采用根轨迹方法对建立的微电网下垂控制小信号模型进行分析。通过绘出各系统参数(如线路阻抗值、有功下垂系数、无功下垂系数、滤波时间常数等)不同取值时的特征根位置,来判断其值对系统稳定性的影响,最终确定出参数的范围。分析结果表明,模型设计出的系统参数能够满足稳定性与动态响应方面的要求,可以为设计系统参数提供参考。     

基于下垂控制的逆变器参数对微电网稳定性的影响研究

微电网对新能源具有较强的接纳能力。作为最能体现分布式电源“即插即用”特性控制技术,下垂控制也是实现孤岛模式下微电网电源间协调运行的热点技术。然而,当前该领域的研究大多集中在网络拓扑层面,对逆变器内在控制结构的研究并不深入。文章首先着眼于微电网下垂控制策略中逆变器个体的控制稳定性,在深入研究内在控制结构的基础上,建立了个体逆变器控制的全结构小信号传递函数模型;其次结合案例,从理论角度定量分析了控制器参数（下垂系数与电压环系数）的变化对系统稳定性的影响,并结合根轨迹法确定控制参数的选择范围,为逆变器的选择提供参考;最后利用时域仿真验证模型的实效性与分析方法的实用性,并证明结果能满足微电网稳定运行与动态特性要求。     

微电网并联逆变器改进下垂控制

首先简要介绍了逆变器并联的基本模型,然后阐述了下垂控制的基本原理。下垂控制理论上对于无功和有功的调节有一定的效果,但在线路阻抗不相等时很难均衡逆变器之间的无功功率分配,因此提出了改进的下垂控制,即在下垂控制中加入一个虚拟阻抗环使各逆变器的输出阻抗近似相等,进而使无功功率在逆变器之间得到很好的分配。     

多逆变器并联运行的改进下垂控制策略*

针对微电网中输出线路阻抗差异导致多逆变器并联运行时无功功率无法均分的问题,在传统下垂控制策略的基础上提出了添加虚拟阻抗的改进下垂控制策略。该方法通过在逆变器输出线路阻抗中添加虚拟阻抗来减小线路阻抗差异,从而提高了无功功率均分的精度。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行试验,结果表明添加虚拟阻抗的改进下垂控制策略可有效提高无功功率均分的精度,并保有传统下垂控制的良好动态性和稳定性。     

微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析

基于公共节点电压的逆变器并联功率理论在微电网系统应用中存在局限性,本文以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出一种基于＂类功率＂的无互联线并联下垂控制策略。依据＂类功率＂定义,建立了新型控制策略下的并联系统小信号数学模型。通过数学模型建立系统传递函数,依据自动控制原理分析下垂参数的变化对三相逆变器并联系统...     

基于下垂控制的直流微电网小扰动稳定性分析

本文针对基于下垂控制的直流微电网的稳定性问题,搭建了包括AC/DC整流器和DC/DC变流器及其控制系统的直流微电网系统模型,并在此基础上对直流微电网进行了小扰动稳定性分析,得出了在采取不同下垂系数时的系统特征值。算例结果表明,在设置合理的控制器参数和滤波器参数的前提下,直流微电网在下垂系数较大时仍能保持稳定。为进一步验证分析方法的有效性,对所研究的直流微电网进行了时域仿真,仿真结果验证了小扰动稳定性分析的正确性。     

基于端口特性的并联下垂逆变器系统的小信号建模与稳定性分析

孤岛交流微电网中,并联下垂逆变器系统被广泛应用。基于有功功率-基波频率的下垂控制原理,逆变器之间的动态相互作用不仅体现在母线电压和输出电流之间,也体现在变化的系统基波频率上,从而引发小信号稳定性问题。建立了下垂逆变器的端口特性小信号模型,除传统的输出阻抗和输入导纳之外,提出一种新型端口特性以表征基波频率动态;进一步基于单个模块的端口特性,建立了多台逆变器并联系统的小信号模型;基于广义奈奎斯特稳定性判据,计算由阻抗导纳乘积与基波频率端口特性乘积之和组成的回率矩阵的特征轨迹,对并联系统的稳定性做出判断。最后,实验结果证明了所提小信号模型和稳定性判据的有效性。     

并联逆变器改进下垂控制策略分析

逆变器作为分布式电源和交流母线的连接载体,能够将分布式电源的能量输送至大电网,为了使逆变器输出电能满足供电需求,需要采取相应的控制策略。针对微电网线路阻抗不匹配,传统下垂控制功率分配失衡的问题,提出了一种基于动态虚拟感抗的改进下垂控制策略,该策略无需获取线路阻抗信息,用一种新的方法计算动态电感,优化线路阻抗比以及提升功率分配精度,同时减小电压差、抑制环流,降低了系统复杂性。在Matlab/Simulink中搭建系统模型,对比不同控制策略下的仿真结果,验证了该策略的有效性。     

微电网逆变器电流下垂控制分析与实验研究

电流均分是微电网逆变器并联运行的关键问题之一。提出一种零输出阻抗电流下垂控制方法。和传统下垂控制采用功率变量不同,该方法采用电流为下垂控制变量,无需有功功率和无功功率计算。采用比例谐振闭环控制确保逆变器输出阻抗为零,消除了输出阻抗对电流均分的影响。理论分析、仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

一种并联逆变器自适应下垂控制方法

在逆变器并联系统中,由于线路阻抗的差异,传统下垂控制功率分配精度不高,并且复杂工况下输出电压控制精度低。为了解决以上问题,提出一种基于自适应参数的改进下垂控制方法。该方法在传统P-V下垂控制的基础上,代入基于Lyapunov函数的自适应参数控制,降低原有线路阻抗的影响,保证输出电压在任意负载工况下均保持在一定的约束范围内。此外,在控制回路中加入虚拟阻抗,通过有功功率反馈调节虚拟阻抗比例系数,进一步提高功率分配精度。仿真和实验结果验证了所提出的改进下垂控制方法的有效性。     

微电网多逆变器运行的自适应下垂控制新策略

由于低压微电网在孤岛模式下受线路阻抗不一致等因素的影响,传统的下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理均分功率,为此提出了一种新的自适应下垂控制策略。文章分析了微电网孤岛模式下逆变器并联运行的电气特性、虚拟阻抗技术以及传统下垂控制策略,重新设计了逆变器的输出阻抗和P-U下垂控制环,不改变传统的Q-f下垂控制环。P-U下垂控制环的设计原理是根据有功功率P的积分来锁定压差,通过正弦函数解决积分项引起输出电压随时间不断下降的问题,同时利用传统P-U下垂控制环的线性有差调节项提升调节速度,最终使有功功率P得到有效均分。通过仿真结果表明,与传统下垂控制的有差调节相比,该策略可实现无差调节且不受输出阻抗和线路阻抗变动的影响,实现功率的合理均分。     

微电网并网逆变器的改进下垂控制策略研究

采用下垂法下垂系数的确定是个很大的难题。下垂系数很小,动态响应速度变慢;增大下垂系数可以改善动态响应,但是频率和电压幅值会大幅度偏离设定值,造成系统的不稳定,这种矛盾很难调和。本文提出了分段滞环的下垂控制策略,用三条斜率较大的下垂曲线代替一条斜率较小下垂曲线,使用此方法既可以解决动态响应的问题又可以增加功率输出范围而保持输出幅频不会变化太大。最后让此控制策略与传统的下垂控制策略相比较,比较结果证明了该策略的可行性和优越性。     

容性等效输出阻抗的逆变器并联控制研究

并联逆变器的等效输出阻抗一般设计呈感性、阻性及阻感性。通过合理的控制方法和合适的参数设计,在以上三种等效输出阻抗形式下,均可实现微网中的多逆变器并联控制。为进一步寻求更优的并联控制策略,建立了两台逆变器并联运行系统模型,通过引入虚拟阻抗,将逆变器输出阻抗设计呈电容性,推导出了容性等效输出阻抗条件下的下垂控制算法,提出了基于容性等效输出阻抗的鲁棒下垂控制策略。通过仿真分别对比了容性和感性、阻性等效输出阻抗条件下的功率均分特性,结果表明,容性等效输出阻抗条件下的多逆变器并联运行系统具有更好的性能。通过两台额定功率均为2k VA的光伏逆变器并联系统平台验证了基于容性等效输出阻抗的鲁棒下垂控制策略的正确性。     

计及虚拟惯量与下垂控制的风火耦合系统小扰动稳定分析

风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。     

逆变器参数不匹配微电网改进下垂策略

针对逆变器线路阻抗和逆变器参数不匹配以及本地负载不均衡的微电网系统,提出一种改进的P-V控制策略,该策略计算各个分布式发电单元输出有功功率的平均值,然后将平均值与本地有功功率测量值作差,利用该差值的积分项对输出电压幅值进行补偿,从而实现高精度的功率均分。该方法使系统具有很好的稳定性和动态性能,在复杂的微电网结构中也能得到很好的功率均分效果,能够实现不同功率等级逆变器间功率的精确分配。仿真和实验结果证明了方案的正确性。     

孤岛运行下垂逆变器二次调频方法

为消除下垂控制引起的微电网频率静差,提出一种基于积分超前补偿环节的孤岛运行的下垂逆变器二次调频方法。采用基于组件连接法的小信号状态空间分析法对系统参数进行分析和设计,实现了逆变器之间无需通信即可消除频率静差,且提高了逆变器下垂系数的稳定范围和多并联逆变器系统的稳定性。在MATLAB/Simulink上对多并联逆变器系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。     

基于改进下垂控制的逆变器并联运行技术

为了实现逆变器并联系统中负荷功率的合理分配,针对输电线路阻抗不同的情况,给出一种基于逆变器输出端电压调节的改进下垂控制方案。利用逆变器参考电压幅值与其输出功率的关系,粗略调节其参考电压的幅值,针对该环节导致的电气波动量大的问题,加入通过下垂系数调节逆变器输出端电压的微调环节。利用该方案对通过不同输电线路并联的两台同容量逆变器进行仿真,并与采用传统下垂控制方案的结果进行比较分析。仿真结果表明,改进下垂控制方案不但能够保证并联逆变器之间的负荷功率均分以及优质的电能质量,而且系统环流小。