改进下垂控制的逆变器并联运行研究

在微电网逆变器并联运行系统中,传统的下垂控制因输电线路阻抗存有差异导致无功功率不能合理分配;同时在负荷突变时固定的下垂系数会造成系统电压出现跌落。对此,提出一种改进的下垂控制策略。在传统无功-电压下垂方程的基础上添加积分环节,并将下垂系数修正为包含功率的一次函数项,同时引入PI控制的电压误差反馈环节,从而实现了无功功率的均分,改善了系统电压的跌落,提升了电压的质量和动态稳定性能。最后在MATLAB/Simulink软件中搭建仿真模型,仿真验证了该改进策略的有效性。     

一种提高无功分配精度的下垂控制策略

针对并联逆变器线路阻抗差异导致的无功功率分配不平均以及环流问题,提出了一种基于无功功率自适应补偿的改进型下垂控制策略。在传统的电压-无功功率下垂控制的基础上,引入无功功率的偏差作为补偿量,通过无功功率的自适应调节,改善无功功率的分配精度,实现环流抑制。最后,在MATLAB/Simulink仿真和NI PXIe-1071试验平台上进行了验证,证明改进的下垂控制可以有效地改善无功分配以及较好地抑制环流。     

具有功率精确分配能力的逆变器电压谐波 分频下垂控制方法研究

微网中有可能存在电压谐波问题。设计具有能量转换和电压谐波治理的复合型逆变器有助于降低微网的成本。同时当多逆变器并联时,希望各逆变器能在基波和谐波域依照各自容量分配功率。现有方法是采用下垂控制和虚拟阻抗技术。首先建立包含谐波域的逆变器并网模型,阐述了谐波抑制的基本原理。然后讨论了设计逆变器的输出阻抗为阻性的方法。随后应用下垂控制策略,提出了逆变器基波和谐波的分频下垂控制器设计方法。最后通过PSCAD验证了该方法不仅能有效地抑制电压谐波,而且也能依照容量合理分配基波域和谐波域的功率。     

基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略

基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。在传统下垂控制作用下,由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致,且存在本地负荷,因而降低了负荷功率的分配精度,难以最大程度发挥分布式电源的效率,甚至引发分布式电源过载等问题,同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配,并消除直流母线电压的偏差,提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略,且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析,并讨论关键参数对系统稳定性的影响。仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。     

兼顾提升功率分配精度与抑制电压偏差的自适应下垂控制

直流微电网孤岛运行时,为实现下垂参数跟随直流微电网各光伏单元出口线路阻抗和本地负载分布情况自调整,提出一种基于麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)的自适应下垂控制策略。将下垂参数、变换器输出电压参考值以函数变量的形式构成优化目标函数,利用麻雀搜索算法寻找目标函数的极小值,实时找到同时使系统运行过程中的功率偏差、母线电压偏差最小化的解。即利用麻雀搜索算法将下垂参数和电压参考值调节问题转化为函数极值寻优问题,实现了下垂系数可依据光伏出口线路阻抗、本地负载变化及光照强度变化自调整的目标。同时通过动态调节变换器输出电压参考值,减小母线电压偏差,解决了功率分配精度与母线电压偏差的固有矛盾。利用PSCAD/EMTDC建立系统仿真模型,仿真结果证明所提控制策略正确、有效。     

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。     

电子电力变压器并联运行的自适应下垂控制策略

电子电力变压器(EPT)采用并联运行方式,可以提高电网供电的可靠性。在并联过程中下垂控制策略应用最为广泛。传统的下垂控制在线路阻抗不相等时会导致负荷分配不均并产生环流。为解决这一问题,提出了一种自适应下垂控制策略,将并联运行的EPT输出级功率的一次函数变成P、Q的二次函数,根据各自的额定容量求出对应的功率比例,调节实际输出功率,使EPT按额定容量成正比分配负荷,减小了线路阻抗不均造成的影响。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并联系统动态性能良好,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

基于最优功率分配的多端直流网络改进下垂控制策略

由于多端直流系统各输电通道距离不一致以及直流线路本身电阻较大,导致远距离、大容量直流输电系统的铜耗较大。为了实现整个系统铜耗最小的站间协调控制,构建未考虑本地负荷与考虑本地负荷时直流电压下垂系数的计算方法,提出一种改进的直流电压下垂控制策略。引入换流站可调容量大小,使得各换流站"量力而行"地参与下垂控制功率调整。利用PSCAD/EMTDC建立该四端直流系统的详细模型,仿真验证了正常运行及故障工况下该系统的运行特性。结果表明,所提出的控制方法可有效减少直流系统铜耗,有效改善交流侧故障引起的直流侧功率振荡,实现紧急功率支援。     

基于自适应下垂算法的直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制

下垂控制为直流微电网功率和电压的调控提供了有效的方法.在传统的下垂控制方式下,各分布式电源在运行时线路电阻参数不一致,导致功率分配的精度降低,严重时可能导致电源过载问题,同时线路电阻的电压降会导致直流母线电压的降落,从而降低供电质量.针对上述问题,本文采用"电流-电压"的自适应下垂算法实现负荷功率精确分配,同时提出降低直流母线电压偏差控制方法,通过分析输出功率和电流、电压的关系,引入自适应虚拟阻抗自适应调整下垂系数消除功率偏差,对母线电压优化采用平移电压曲线的方法来补偿电压降落,减小母线电压的偏差,提高供电质量.最后在Matlab/Simulink软件上搭建了系统仿真模型,仿真验证了提出策略的有效性.     

孤岛微网中VSG并联运行功率精确分配控制策略

孤岛微网中,使用VSG控制策略控制逆变器,可以有效增加系统惯性与阻尼,提高孤岛微网系统稳定性。多VSG并联运行时不能按下垂系数精确分配无功功率。针对此问题,本文提出了一种基于分布式二次控制器的电压补偿策略。通过分布式二次控制器获取各VSG无功功率值,根据所需无功功率大小,自适应调整VSG定子电抗值,间接控制逆变器无功出力实际值,达到无功功率精确分配的目标。此控制策略不需要线路阻抗信息,在网络通讯故障的情况下仍具有较强鲁棒性,且在实际应用中可降低对通信网络带宽需求。同时给出了并联运行VSG参数匹配方法。最后在Matlab/Simulink中搭建了三台VSG并联仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于阻抗功率下垂的并联逆变器功率均分策略

传统下垂控制逆变器并联时,因为线路阻抗差异导致负载功率分配不均.在此提出了一种基于阻抗功率下垂的功率均分策略,该控制策略使用了合适的前馈信号消除了逆变器固有阻抗的影响,然后使用逆变器输出的视在功率作为调整其虚拟阻抗的基准,从而实现了虚拟阻抗的自适应调节.该方法不需要高带宽的通信线路,即可有效提高逆变器并联时的负载均分能...     

基于改进下垂控制的分布式电源并联运行技术

在多分布式电源(distributed generation,DG)并联运行的系统中,传统的下垂控制受线路阻抗的影响,难以实现无功功率的合理分配,为此提出了改进下垂控制方法。讨论了功率与电压、频率的关系,分析了DG容量对下垂参数选择的影响,并在此基础上采用Q-ΔU(Q为分布式电源输出的无功功率,ΔU为分布式电源输出电压的变化值)下垂控制和ΔU恢复机制相结合的控制方法对DG输出的无功功率和电压进行控制。算例结果验证了该方法的可行性。     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。     

低压微电网三相逆变器功率耦合下垂控制策略

常规下垂控制对线路阻感比具有高度依赖性,难以对线路阻抗常呈阻性或阻感性的低压微电网的电能质量实现有效控制。基于通用下垂控制原理,提出了改进型PQ-fU功率耦合下垂控制方法,并通过结合上层能量优化管理与引入比例复数积分(PCI)电压控制技术,设计了一种改进型PQ-fU多环控制策略。该控制策略不仅在线路呈阻感特性情况下仍能实现对低压微电网电能质量灵活而有效的控制,而且适用于并网/孤岛2种运行模式,可对上层能量管理系统给定的参考指令进行快速跟踪,实现各分布式电源输出功率的合理分配。在MATLAB/Simulink中对低压微电网逆变器并联运行系统的控制效果进行了对比研究,结果验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

构网型与跟网型VSC的功率精确分配控制策略

针对构网型电压源变换器(VSC)与跟网型VSC并列运行时系统调节能力不足及功率分配效果差的问题,提出了一种构网型VSC与跟网型VSC的功率精确分配控制策略。首先,针对跟网型VSC传统PQ控制结构的缺点,提出了改进倒下垂控制方法,使得跟网型VSC在恒功率输出的基础上具备下垂调节特性,可与构网型VSC一起响应负载扰动,提高了系统调节能力和本地负载的供电可靠性,构网型VSC采用虚拟同步机(VSG)控制。其次,引入虚拟功率控制和虚拟阻抗控制,实现构网型VSC与跟网型VSC输出功率解耦及等效线路阻抗匹配。最后,利用实验平台对所提控制策略的有效性进行验证。     

逆变器并联系统加权功率均分控制方法研究

为提高并联系统容量利用率,深入分析了PQ下垂法实现功率均分的基本原理,提出了基于虚拟阻抗的加权功率均分改进型PQ下垂控制方法.该方法依据按能分配的思想,实现了以各逆变器单元额定视在功率为比例的加权功率均分方案,从而提高了并联系统的有效容量.实验结果验证了提出的加权功率均分控制方法的可行性和有效性.     

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...     

基于端口电压积分与变下垂系数的逆变器并联下垂控制策略

孤岛微电网中逆变器采用传统下垂方法并联时,由于逆变器输出阻抗和线路阻抗差异,可能存在无功功率不均分和输出电压偏移过大的问题。该文分析了并联系统功率分配机理和输出电压外特性,提出了一种基于端口输出电压积分与变下垂系数结合的下垂控制方法。通过电压电流双环控制器参数设计,实现有功功率和无功功率的解耦,使逆变器适用P-ω/Q-V下垂控制策略;通过无功功率均值与实时无功功率误差调整下垂系数实现无功功率的均分,通过端口输出电压积分抑制输出电压偏移过大。仿真和实验结果表明,该文所提控制方法提高了无功功率均分精度,同时将逆变器输出电压相对于额定电压的偏移维持在±5%范围内。     

基于改进下垂的多逆变器并联控制策略

针对微电网孤岛运行时,传统解耦式下垂控制策略由于未能考虑线路阻抗的影响,多逆变器并联运行时存在无功功率分配不均、环流等问题,论文提出一种基于自适应电压补偿的改进下垂控制策略。文中首先针对因线路阻抗不同所带来的电压跌落问题,增加了线路压降补偿环节,在此基础上,考虑逆变器出口处电压与母线电压的一致性,改进了下垂控制式,并利用低带宽通信技术获取各逆变器输出功率信息,引入自适应电压补偿环节,提高了逆变器间无功功率的均分精度。最后,基于Matlab平台搭建文章所提控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性与有效性。