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.     

微电网中的有功功率和无功功率均分控制

针对在单元输出功率控制(UPC)和馈线潮流控制(FFC)模式下,分布式电源(DG)之间的有功功率和无功功率均分控制进行了分析。在UPC模式下,DG输出的有功功率恒定,能够跟随给定值实现有功功率均分;在FFC模式下,DG所在馈线上的潮流值恒定能够跟随给定值,实现微电网和大电网之间的潮流交换恒定。但是受线路阻抗和本地负荷等的影响,DG的输出电压值不同,进而产生无功环流。针对这一问题,文中提出了一种抑制无功环流的控制策略,该策略是在无功电压下垂控制中加入电压补偿环节,以达到抑制无功环流的目的,该方法有效消除了逆变器之间的无功环流。针对线路阻抗和本地负荷不同时对微电网中无功环流的影响进行了分析,并分别进行了仿真,验证了该控制策略的有效性和可行性。     

一种改进的分布式逆变器并联控制策略

逆变器的冗余并联控制技术是实现交流供电系统高可靠性的关键。逆变器并联的控制方法有很多种,主从法必须依赖主模块工作,没有实现真正的冗余控制;频率电压外特性下垂法存在输出外特性较差等不足。基于平均电流控制的分布式并联控制策略易于实现逆变器的冗余及热插拔,但其存在输出外特性软的缺点,该文在该控制策略的基础上加上了负载电流前馈控制技术,以提高输出外特性,同时保留了原控制方案的输出限流功能和均流效果不变。论文分析比较了加负载电流前馈技术前后的输出外特性及环流特性,并研制了一台样机,进行了实验验证。     

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。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。最后,利用MATLAB/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

模块化阻抗测量装置中变频信号源并联系统分布式均流控制

为实现模块化扩容及大功率输出,提出一种模块化隔离变频电源系统控制策略.该策略基于模块化变频信号源并联系统,设计同步控制和均流控制,从变频信号源根据主变频信号源的输出电流自动调节输出功率,实现自适应并联运行.首先,采集主变频信号源的相位信息,从变频信号源通过检测与其相位差产生同步信号并用于控制正弦基准信号的相位同步,进而...     

采用SVPWM的三相逆变电源的分散逻辑并联运行

逆变电源的并联运行是提高电源系统容量和可靠性的有效手段。该文分析了逆变电源并联运行原理，提出了抑制并联系统环流的3种控制策略。在此基础上，针对采用SVPWM的三相逆变电源，提出了三相系统的分散逻辑控制方案。该方案成功的应用于2台35kW、390V、50Hz三相逆变电源组成的并联系统中。实验结果证明，逆变电源并联系统在该方案下可有效的实现负载均分。     

交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略

针对光伏电源和储能装置主要配置在直流网,交流网在离网时需克服光伏电源出力波动的问题,提出一种微电网离网模式下的光伏逆变器并联控制策略:直流网侧逆变器为主逆变器,采用恒定电压幅值以及 P-f 下垂法为交流网提供全部无功及部分有功功率;少数较小容量的光伏逆变器为从逆变器,从逆变器不提供无功,采用自适应下垂系数法输出与实时最大功率匹配的有功功率,既维持交流网电压稳定,又充分利用光伏发电.基于 MATLAB 的系统模型仿真证明了该方法的正确性与可行性.     

下垂控制逆变器中并网功率控制策略

下垂控制策略广泛应用于交流微电网中,可以实现并网模式和孤岛模式的无缝切换以及不同逆变器之间的功率均流。然而,在目前的研究工作中,并网模式下的工作性能却很少被考虑到。实际上,并网模式下的功率控制会受到电网频率以及电网电压幅值波动的影响,并且传统下垂控制中无功功率控制本身就存在静态误差。因此提出了电网频率和电网电压幅值前馈控制来抑制电网波动对功率控制的影响,另外基于此提出公共耦合点电压幅值控制实现无功功率的无静差跟踪。基于提出的控制策略实现了下垂控制逆变器并网功率的精确稳定控制。     

Calculation of steady‐state solution of parallel‐connected buck converters with active current sharing and its parameter sensitivity

In this paper, the effect of active current‐sharing control on the steady‐state operation of parallel‐connected buck converters is investigated. The system under study consists of N voltage‐mode‐controlled buck converters connected in parallel. Three kinds of active current‐sharing schemes are considered, namely, master–slave scheme with automatic master, master–slave scheme with dedicated master, and democratic scheme. Using the principle of charge balance, the mechanism of the operating point drift arising from active current sharing is examined. A general formulation of the steady‐state solution under active current sharing is derived. Moreover, detailed parameter sensitivity analysis is performed to evaluate the effect of parameters' variation on the operating point. The results from sensitivity analysis can be used to categorize parameters for facilitating practical design. Computer simulations are presented to verify the analytical results. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

电子电力变压器的并联运行

讨论了电子电力变压器(EPT)的并联运行问题.总结了几种EPT并联运行的结构形式,指出EPT引入电力系统后,需要考虑它与常规变压器并联运行,以及多台EPT并联运行等情况.重点分析了多台EPT并联运行时的几种均流控制策略:主从控制、集中式电流/功率偏差控制、分散逻辑控制和基于调差原理的无联络线控制.并以多台EPT交直流母线混合并联系统为基础分析了并联EPT的输入级控制策略.在MATLAB时域仿真环境下对两台EPT并联运行采用主从控制的控制方案,进行了仿真研究,结果表明主从控制下并联电子电力变压器的均流效果良好,且可以互为备用.     

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。     

基于反馈控制的多逆变电源并联系统

为了实现可靠的多逆变电源并联系统,提出了基于优先级与抢占方式的控制方法,通过硬件逻辑电路、总线技术与无冲突令牌环协议实现了并联冗余技术:提出了一种基于反馈控制的改进型逆变电源并联负载均分控制策略.通过检测并联系统中的瞬时平均电流和各逆变模块中的输出电流,并对这2个电流进行分解,用其分解量进行反馈调节控制输出电压,实现并联系统的均流.仿真实验与实际系统实验证明所提方法能实现多台逆变电源并联系统的稳定可靠运行及负载的均匀分配.同时具有较好的负载适应性,在各种情况下,各逆变电源的输出电流差小于额定电流的2%.     

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。     

兼具电能质量补偿功能的互联变换器统一控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网中的电能质量问题,提出了一种兼具电能质量治理功能的互联变换器(ILC)统一控制策略.在平衡交直流混合微电网功率的基础上,同时实现交流子网母线电压不平衡和谐波补偿以及直流母线电压多倍频脉动抑制,从而避免增加额外的电能质量治理装置.在所提控制策略中,选取一台容量最大的ILC控制成电压源模式,称为主ILC,通过引入阻抗调节系数可以使主ILC根据交直流混合微电网不同的电能质量要求运行在不同的补偿模式.其余ILC控制成电流源模式,称为从ILC,通过控制多个ILC传输的脉动功率相互抵消来抑制直流母线电压多倍频脉动.最后,通过仿真结果验证了所提ILC电能质量控制策略的有效性.     

基于多重逆变器复杂控制策略的微电网运行控制

针对传统的基于单个主控电源的主从控制和下垂控制存在的缺陷,本文借鉴传统电网的调频特性,提出了一种多重逆变器DroopV/fP/Q复杂控制策略用于微电网的运行控制,可充分利用负荷的频率特性,最大程度的避免微电网离并网转换时电源控制模式的切换,较好地实现离并网的平滑切换,有效地提高了微电网孤岛运行的可靠性。利用PSCAD/EMTDC软件搭建的微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的正确性和可行性,为微电网的平滑切换和可靠运行提供了新的解决思路。     

A four-leg unified series-parallel active filter system for periodic and non-periodic disturbance compensation

This paper presents a three-phase four-leg (3P4L) unified series-parallel active filter (USPAF) system, compensating for both periodic and non-periodic disturbances using a generalized non-active power theory (GNAP) based control strategy. The 3P4L USPAF system is realized by the integration of series and parallel active filters (AFs), composed of the two 3P4L voltage source inverters (VSIs) sharing a common dc-link capacitor. The GNAP theory was implemented previously in the parallel AF. In this study, the theory is proposed for the 3P4L USPAF system to compensate non-sinusoidal periodic and non-periodic currents and voltages. Distorted source voltages and unbalanced non-linear load currents compensation were verified simultaneously through the 3P4L USPAF system experimental prototype. Sub-harmonic and stochastic non-periodic current/voltage compensations were analyzed through simulations with Matlab/Simulink software. The simulation and experimental results showed that the theory proposed for the 3P4L USPAF system was applicable to non-active power compensation in three-phase four-wire (3P4W) systems under periodic and non-periodic disturbances.     

直流侧独立供电的混合型逆变器控制策略

直流侧独立供电是抑制混合型逆变器零序环流的有效方法。以混合型逆变器供电的交流传动系统为对象,在分析主从逆变器和电机负载之间能量交换关系的基础上,提出一种直流电容稳压控制策略,并结合主从式控制结构和异步电机矢量控制策略,建立旋转坐标系下的混合型逆变器主从式矢量控制系统。仿真和实验结果表明:通过在主逆变器电流控制环节增加与电容波动电压相关的有功电流参考量,能有效实现电容电压的稳定控制,同时在电容电压稳定的前提下,从逆变器可以动态补偿主逆变器产生的主要谐波电流,使得电机电流总畸变率低于5%。     

Optimal Control of Voltage in Distribution Systems by Voltage Reference Management

Recently, renewable energy technologies such as wind turbine generators and photovoltaic (PV) systems have been introduced as distributed generations (DGs). Connections of a large amount of distributed generations may cause voltage deviation beyond the statutory range in distribution systems. A reactive power control of DGs can be a solution of this problem, and it also has a possibility to reduce distribution loss. In this paper, we propose a control methodology of voltage profile in a distribution system using reactive power control of inverters interfaced with DGs and tap changing transformers. In the proposed method, a one-day schedule of voltage references for the control devices are determined by an optimization technique based on predicted values of load demand and PV power generation. Reactive power control of interfaced inverters is implemented within the inverter capacity without reducing active power output. The proposed method accomplishes voltage regulation within the acceptable range and reduction of distribution loss. The effectiveness of the proposed method is confirmed by simulations. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

单相并联逆变器的并网和孤岛控制策略

基于并网和孤岛控制原理,研究了两台逆变器并联系统的并网和孤岛控制策略。在并网运行时采用电流闭环控制,通过准PR调节器实现零稳态误差调节;在孤岛运行模式时采用下垂控制和虚拟电感实现功率均分和环流抑制目标,并在下垂控制基础上提出了一种混合滤波器平均功率提取方法。仿真结果表明,在孤岛运行模式下,与传统提取方法相比,采用混合滤波器平均功率提取方法能够有效抑制功率振荡,提高系统电能质量。