基于时变相量小信号模型的逆变器并联控制系统分析与设计

在逆变器无线并联系统中,下垂控制器的参数会影响功率均分的动态响应和稳定性。传统的方法是利用准稳态相量的小信号模型来辅助设计下垂控制器。然而,交流信号的准稳态相量在分析动态响应较快的逆变器并联系统时会受到局限。以使用下垂控制的400Hz逆变器并联系统为研究对象,建立该系统基于时变相量的小信号模型。理论分析表明,传统的小信号模型在设计并联系统参数时有局限性。与传统的模型相比,所建立的基于时变相量的小信号模型考虑了下垂调节的暂态过程,解释了传统模型扩大了系统参数选择范围的原因,并对并联系统的参数提供了更加精确的选择范围。仿真和实验结果验证了该小信号模型的准确性。     

基于附加阻尼的微网改进下垂控制方法

采用传统有功频率、无功电压幅值下垂控制时,若下垂系数选取不合理,逆变器输出功率会出现持续振荡,当微网离网运行时,逆变器输出功率的振荡会导致微网系统频率出现波动,严重时会使整个系统出现功角稳定性问题。文中基于储能逆变器动态频率特性的概念,根据其产生正阻尼作用的相位条件和幅值条件,提出了基于附加阻尼的改进下垂控制方法。该方法可以在不影响系统稳态频率和逆变器输出功率的前提下,有效地增加系统的阻尼,从而抑制逆变器输出功率振荡,提高系统的稳定性。最后通过PSCAD仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

基于改进HHT的电能质量扰动检测方法*

为了精确检测电网中复杂非平稳扰动信号的时频特性,提高希尔伯特-黄变换(HHT)方法的时频定位能力,本文提出一种基于改进HHT的电能质量扰动检测方法。针对电压暂降与短时间中断、谐波和复合扰动信号,该方法采用移动平均法对HHT得到的瞬时幅频参数进行均值化,进而从Hilbert谱中提取信号在不同时间和频率的能量密度,定位扰动信号的起止时刻。仿真结果表明,该方法能够准确、快速地获取谐波信号的频率成分、幅值及突变时刻,分析电压暂降与短时间中断信号的幅值及起止时刻,同样适用于复合扰动信号检测,相对于传统的HHT方法具有更高的精度及时频分辨率。     

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贯通同相系统负荷分配方法

贯通同相供电系统中,相邻牵引变电站同时给机车负载供电。各牵引变电站与机车间线路阻抗及分配的负荷功率随机车位置变化,传统下垂控制无法实现功率的有效分配。提出了一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制策略。针对功率变化问题,通过自适应虚拟阻抗环节,补偿线路的变化量,满足传统下垂控制的使用条件。对传统下垂控制加以改进,在改进后的下垂控制中加入补偿项,提高功率分配精度。此外,提出基于改进下垂控制分析负荷分配方法,通过改变虚拟阻抗与下垂控制系数实现负荷在相邻牵引变电站间任意分配。最后,利用基于时变相量的小信号模型选取下垂参数。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于自适应虚拟阻抗的不同容量微源逆变器下垂控制改进策略

孤岛型微电网中线路参数的不匹配会导致常规下垂控制不能实现对公共负荷功率的合理分配。针对不同容量逆变器并网系统中功率分配和环流的问题,通过分析多逆变器并联原理得到均分功率和抑制环流的各参数条件,提出自适应虚拟阻抗改进下垂控制策略。该策略通过在电压、电流双闭环控制中增加自适应虚拟阻抗环节,利用无功功率反馈自适应的调整虚拟阻抗值来实现线路阻抗与容量比呈反比例,从而改善线路阻抗不匹配造成的母线电压跌落,实现均分功率和抑制环流的目的。在此基础上,利用小信号模型分析虚拟阻抗系数对系统稳定性的影响并确定其合适的系数值。最后利用MATLAB搭建孤岛型微电网模型,仿真可知,采用所提策略后,系统输出功率被按比例分配,2个逆变器电压一致,环流被抑制在0.8 A以内,证明该策略能够有效提高功率均分的精度和电网电能的质量。     

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。     

改进下垂控制的并联逆变器小信号稳定性分析

由传统下垂控制方式构成的逆变器并联系统在受扰动时易产生振荡,当负荷发生剧烈变化时,系统的稳定性易受影响。在功率计算环节引入的低通滤波器会增大系统惯性的同时也会延缓系统响应速度。本文在传统控制方式上加入以下两项来改善效果,即功率微分项和一次函数项(功率与下垂控制系数的一次函数项)。功率微分项能明显提高系统的稳定运行性能和动态响应性能,一次函数项能有效实现下垂系数随功率变化自适应调节。     

基于下垂特性控制的无互联线并联UPS建模与稳定性分析

在UPS无互联线并联中，下垂特性控制是一种有效的控制方案。该文以2台单相UPS无互联线并联为研究对象，提出了基于下垂特性控制的2台并联逆变器系统的小信号模型。利用此模型，分析了并机系统中各种参数对并联系统稳定性的影响，这些分析给设计并联系统的参数提供了较好的指导。仿真与实验结果都证实了采用小信号模型的分析的正确性。     

基于改进下垂法的微电网逆变器并联控制技术

分析了典型微电网中逆变器并联系统的有功功率和无功功率环流模型,并针对传统下垂法控制的微电网并联逆变器的输出电压幅值和频率的不稳定问题,提出了一种改进的自调节下垂系数控制法,有效减小了微电网负荷突变等情况下母线电压幅值及频率的波动。同时,根据并联逆变器的输出无功功率调节自身输出阻抗,抑制微电网中逆变器之间的无功功率环流,减少由于无功功率环流引起的系统设备容量和线路损耗增加等问题,提高系统的稳定性和可靠性。仿真和实验均验证了该控制策略的可行性和有效性。     

基于改进动态下垂控制微网控制方法研究

为了提高分布式电源并联运行时的系统功率均分准确度以及负荷变化时的系统稳定性,提出了一种基于改进动态下垂控制的微电网控制方法.首先,针对传统下垂控制特性进行分析,引入动态下垂系数、灵敏度系数,建立改进动态下垂系数控制模型,并通过搭建仿真模型和实验对其有效性进行验证.其结果得到:基于改进动态下垂控制的微电网控制方法可以将电...     

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。     

基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

基于改进下垂法的微网并网控制策略研究

分布式微网并网控制策略研究对提高微网可靠运行有重要意义。针对微网系统孤岛运行时分布式电源间存在环流的问题,设计了无功环流抑制环节以改进下垂控制,通过平移下垂控制曲线实现了分布式电源在并网模式下的恒功率输出,在此基础上设计了并网预同步控制器,以保证并网时不会对电网产生大的冲击电流,最后,在Matlab/Simulink中对微网孤岛运行时无功环流的抑制、微网运行模式切换时的控制及微网并网后的恒功率控制进行了建模仿真,结果验证了改进下垂控制法的正确性和可行性。     

Modified Notch Filter-based Instantaneous Phasor Estimation for High-speed Distance Protection

A novel method for estimating the instantaneous phasor of a fault current signal is proposed for high-speed distance protection immune to a DC-offset. The method uses a modified notch filter in order to eliminate the fundamental frequency component from the fault current signal. Since the output of the modified notch filter is the delayed DC-offset, delay compensation results in the same waveform as the original DC-offset. Subtracting the obtained DC-offset from the fault current signal yields a sinusoidal waveform, which becomes the real part of the instantaneous phasor. The imaginary part of the instantaneous phasor is based on the first difference of the fault current signal. Since a DC-offset also appears in the first difference, the DC-offset is removed from the first difference using the results of the delay compensation. The performance of the proposed method was evaluated for a–phase to ground faults on a 345 kV 100 km overhead transmission line. The Electromagnetic Transient Program was used to generate fault current signals for different fault locations and fault inception angles. The performance evaluation showed that the proposed method can estimate the instantaneous phasor of a fault current signal with high speed and high accuracy. The paper concludes by describing the hardware implementation of the proposed method on a prototype unit based on a digital signal processor.     

基于扩展卡尔曼滤波频率跟踪的DFT同步相量测量算法

当电力信号的频率发生偏移时,采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)进行同步相量测量难以做到同步采样,由此造成的栅栏效应严重影响了同步相量测量精度。为此提出一种改进的DFT同步相量测量算法。首先引入了基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的频率跟踪算法,建立了基波频率测量的算法流程,并介绍了基于DFT的同步相量测量算法原理。在此基础上,将测量结果分为整数部分和分数部分,分析了因频率偏移导致的相量测量误差,对分数部分进行插值计算以提高同步相量测量精度。分别应用含谐波和噪声的稳定信号和幅值、相位、频率、谐波及噪声含量跳变的信号来校验算法的性能。仿真结果表明,EKF频率跟踪算法能快速对基波频率进行跟踪,所提出的同步相量测量算法能消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对同步测量的影响,提高了相量测量精度。     

基于双频陷波器的改进型高频脉振电压注入无位置传感器控制策略

传统高频脉振电压注入法采用基于带通滤波器与低通滤波器结合的策略,实现位置误差信号提取。但该策略的不足在于无法同时兼顾位置观测闭环的滤波精度与动态性能。为此,提出一种基于双频陷波器(dual frequency notch filter,DFNF)级联低通滤波器的改进型位置误差信号提取策略。该策略通过提高环路增益实现带宽扩展,再利用DFNF加强对二次注入谐波的抑制能力,使位置观测环同时具备高带宽与强滤波特性。首先,对位置观测等效闭环进行建模,并利用闭环传递函数幅频特性分析传统位置误差信号提取策略存在的问题;然后,对改进型位置误差信号提取策略的原理进行介绍,并对比2种位置误差信号提取策略的性能;最后,基于RT-LAB实验平台,对2种位置误差信号提取策略的位置辨识效果进行对比验证。