孤岛模式下并联VSG的无功均分控制策略

微电网运行在孤岛模式下,光伏逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制方式并联,各逆变器传输阻抗的差异及负载切换,会导致并联VSG无功功率分配不均问题。针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗和动态下垂系数的无功均分组合控制策略。分析并联VSG的功率分配机理,通过线路阻抗观测器构造虚拟阻抗,引入VSG输出无功变量构造动态下垂系数,两者对VSG的输出电压进行自适应调整,控制逆变器输出的无功功率,实现无功功率按容量均分。仿真与实验结果表明所提控制策略将无功功率差值从317 var减小到66 var,无功功率输出偏差从16.7%减小到3.5%。     

电压源型虚拟同步机并联系统均流控制方法

分析了逆变器并联系统的环流产生机理,指出在线路阻抗呈感性时,并联单元间线路阻抗差异和输出电压偏差对系统无功功率均分具有较大影响。为此,提出一种电压源型虚拟同步机(VSG)并联系统均流控制方法,通过在VSG无功电压控制环路上叠加一个根据当前无功功率自适应变化的电压补偿值,可以有效改善由于线路阻抗不一致和电压偏差导致的无功功率不均分,实现并联系统的均流控制。仿真和实验结果验证了该控制策略可以显著抑制功率环流,实现不同线路参数下各台逆变器输出功率的平均分配。     

孤岛下虚拟同步发电机并联功率分配控制策略

微网系统中,如多台并网逆变器采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并联时,线路阻抗的差异将会导致无功功率无法正确按比例分配,甚至产生无功环流。虚拟阻抗法是目前公认最简单有效的功率分配策略,但其加入会导致电压控制精度的下降。基于此问题,本文对孤岛模式下的微电网系统提出采用VSG定子方程虚拟阻抗的无功功率均分策略,并结合自适应虚拟感抗与虚拟容抗相结合的控制方案,在保证有功、无功功率均分精度的同时,减小电压的跌落程度,并与常规的虚拟阻抗方法进行了对比分析。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真分析,结果表明所提控制策略对于功率均分精度和电压控制精度具有很好的控制效果。     

虚拟同步发电机并联运行的阻抗匹配策略

在逆变器中加入转动惯量和阻尼,实现虚拟同步发电机(VSG)控制,可在兼顾本地负载平滑切换的同时提高交流母线频率稳定性。VSG并联按其容量配比对负载进行合理分配,但阻抗不同会对并联造成稳态误差,同样会影响动态性能。提出一种基于虚拟阻抗的并联VSG控制方法,对励磁环节进行改进,实现对交流母线电压的控制,分析有功功率和无功功率运行特性;加入虚拟阻抗并得出阻抗匹配原则,分析虚拟阻抗在暂态过程中的效果。在MATLAB/Simulink中和实验台架上进行了两台VSG并联仿真和实验,结果表明,提出的控制策略可以抑制投切过程中的频率波动,提高VSG并联的稳定性。     

基于VSG的逆变器功率均分控制策略

分布式发电(DG)系统中逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制时,由于每个VSG的容量和分布是随机的,故VSG输出阻抗、线路阻抗及其容量难以匹配,导致了无功功率不均分。针对该问题,基于传统无通信无功功率均分控制方案,设计了一种基于虚拟电容的无功功率均分控制策略。新型控制方案模拟了VSG输出端并联电容特性,可根据VSG输出无功功率来自适应调整输出电压,从而降低了无功功率分配差度,同时提高了电压控制精度。最后,通过实验验证了控制器的效果。     

基于改进虚拟同步发电机控制技术的低压微电网功率分配策略

低压微电网中,采用虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）策略控制多台逆变器并联运行时,由于线路阻抗差异较大,无法实现输出功率的按容量精确分配。针对这一问题,文章提出一种改进的VSG控制技术,在无功电压控制环中引入公共点电压反馈和积分环节,消除线路阻抗对无功分配的影响;并在虚拟阻抗环引入无功功率反馈,根据系统运行情况实时调整虚拟阻抗的阻值。在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,仿真结果表明,所提改进控制策略实现了有功和无功功率的精确分配,降低了逆变器输出电压幅值跌落,并且具有较强的鲁棒性。     

考虑馈线阻抗的虚拟电阻补偿VSG控制策略

针对传统的虚拟同步发电机(VSG)技术在馈线支路不同时功率分配不准确问题,提出了改进虚拟电阻补偿的VSG控制策略.根据低压微电网馈线阻抗的特点及其对下垂控制逆变器的功率调节的影响,建立了微源逆变器与馈线组合等效同步发电机的改进VSG模型,加入虚拟电阻来补偿逆变器的传输阻抗实现各微源逆变器功率的精确分配和无环流输出.通过...     

基于动态虚拟阻抗的多并联逆变器间环流抑制控制策略

孤岛微电网中基于下垂控制的各分布式电源逆变器并联运行,其参数差异会引发系统环流.为此提出一种基于动态虚拟阻抗的环流抑制策略.首先分析了采用下垂控制的逆变器并联时所产生环流的组成成分,得出无功环流占主导以及线路阻抗不匹配造成无功环流的结论.其次在虚拟阻抗中引入无功反馈项,实现无功精确分配,从而抑制无功环流.通过在电压控制方程中加入电压补偿项以消除线路压降,对传统的下垂控制策略进行改进,进一步抑制无功环流.最后在MATLAB/Simulink中搭建了3台逆变器并联的微电网模型,仿真实验结果表明,动态虚拟阻抗控制策略可以消除线路阻抗的影响,实现逆变器间无功功率的精确分配,解决多并联逆变器间的环流问题.     

基于无功偏差带电压补偿的VSG环流抑制策略

虚拟同步发电机(VSG)技术提升了微电网电力电子变换器惯性,降低了电压和电流的冲击幅值,提高了微电网稳定性,得到广泛应用。但线路阻抗参数不匹配会导致并联VSG无功功率分配准确度下降,在并联变换器间形成环流回路,针对并联VSG因线路参数不匹配引起的环流,提出一种考虑无功偏差带电压补偿的环流抑制策略,通过在电压控制环节引入电压补偿,跟随负荷变化调节电压补偿量、修正无功功率分配,抑制了并联VSG环流。仿真和实验结果表明所提策略提高了无功功率分配精度,降低了电压偏差,抑制了多机环流,实现了VSG多机友好互联。     

基于等效阻抗的逆变器并联与环流抑制研究

低压孤岛微电网系统中,由于线路呈阻性,应用传统下垂控制往往存在功率耦合,当含有本地负荷时传统控制策略更加难以实现功率均分以及环流抑制.对此,此处提出了一种等效虚拟阻抗的逆变器并联控制策略以降低线路阻抗和本地负载不相等时引起的无功功率均分误差.首先分析环流和功率特性,得出端电压和线路阻抗与无功功率和环流之间的关系,基于等效阻抗计算方法对本地负荷和线路阻抗等效计算,根据等效阻抗设计虚拟复阻抗实现功率解耦控制.同时对传统下垂控制引起的电压跌落问题加入线路阻抗电压以及电流偏差补偿控制策略,缓解功率均分和端电压降落之间的内在矛盾.实验验证了该方法的有效性.     

孤岛微电网并联非对称工况下的虚拟同步机控制分析

在孤岛微电网模式下,逆变器采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制,能够在维持系统电压频率的同时提高系统抗负载扰动能力,但现有的VSG控制方式在非对称工况下输出电能质量降低。在建立VSG模型的基础上,分析孤岛非对称工况下输出电压不平衡及负序环流产生的原理,提出一种抑制负序环流的方法。研究了功率外环和电压电流控制内环关键参数的设计方法,实现VSG在对称工况下的稳定运行。通过非对称工况分析,引入负序虚拟阻抗控制环路,实现VSG在孤岛并联非对称工况下抑制负序环流并改善输出电能质量的目标。在Plecs仿真软件中进行仿真,验证了方法的有效性。     

基于下垂控制的逆变器无线并联与环流抑制技术

分析了逆变器并联系统的功率传输特性及其环流特性,指出在感性连线阻抗条件下,并联单元间线路阻抗差异和输出电压偏差对系统无功功率的均分精度有很大影响。为此,提出一种自适应虚拟阻抗方法,在保证等效连线阻抗主要呈现感性的同时,可减小等效线路阻抗之间的差异,改善功率分配精度。在此基础上,进一步提出一种改进型下垂控制策略,通过引入交流母线电压反馈,将等效下垂控制曲线设计为非线性函数,可有效协调功率均分精度与输出电压跌落之间的内在矛盾,抑制环流,提升并联系统整体性能。最后,仿真及实验结果验证了理论分析和所提控制策略的正确性和有效性。     

基于阻抗匹配的构网型逆变器无功精确控制

采用虚拟同步机(VSG)控制的构网型逆变器在并联运行时,由于线路阻抗存在差异,逆变器输出无功功率无法实现精确分配。针对该问题,提出了一种基于动态虚拟阻抗的阻抗匹配控制策略。首先,结合构网型逆变器控制方案,对并联运行时功率分配的局限性进行分析。其次,引入动态虚拟阻抗控制完成等效输出阻抗的匹配,减少无功分配偏差。最后,通过在无功-电压控制方程中构建积分项与无功反馈项,对传统VSG无功-电压控制环路进行改进,确保了公共连接点(PCC)电压的鲁棒性。搭建了3台构网型逆变器实验平台,实验结果验证了该控制策略的有效性。     

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.     

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...     

基于虚拟阻抗的逆变器并联控制策略研究

在低压微网孤岛运行中,基于下垂控制策略的逆变器并联控制会因控制器参数和线路阻抗的差异等因素出现功率耦合,难以精确分配输出功率,出现系统环流等问题.文中提出了一种引入虚拟阻抗的改进下垂控制策略.引入虚拟阻抗的负阻性部分减小线路的阻性分量,虚拟阻抗的感性部分增大系统的感性成分,减弱功率的耦合程度,提高功率分配精度和环流抑制效果.并在无功下垂控制中引入电压反馈和电压补偿环节,抬高逆变器的输出电压,减小电压降落,使逆变器并联运行拥有良好的供电质量.由Matlab/Simulink仿真验证了文中改进控制方法的有效性.     

基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator）由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。     

基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制

当微电网孤岛运行时,不平衡负载的接入不仅会造成逆变器输出电压畸变,也会影响多逆变器并联运行的功率均分。首先分析不平衡负载造成三相逆变器输出电压畸变的根本原因。在此基础上,结合分裂电容三相四线制拓扑和三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),提出一种零轴控制策略,实现输出电压零序分量的抑制和分裂电容的均压控制;同时,采用准谐振控制实现对输出电压负序分量的抑制。针对基于下垂控制的多逆变器并联运行情况,详细分析不平衡负载对输出功率均分的影响和基本关系,提出一种改进分序虚拟阻抗下垂控制方法,基于二次广义积分构造虚拟阻抗来减小各序分量下输出阻抗的差异,有效解决了不平衡负载造成的输出负序功率和零序电流无法均分的问题。仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。     

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。