具备电压稳定和谐波抑制的分频下垂控制器研究

针对以分布式发电为主的微网中可能存在的谐波问题,设计出同时兼备能量转换和谐波抑制的复合型逆变器,可有效解决此类问题。利用分频下垂控制策略和虚拟阻抗技术有效解决多逆变器并联运行时各逆变器在基波及谐波域均按照各自的容量承担负载。通过研究目前分频下垂控制策略谐波抑制效果不佳及没有考虑新逆变器并入系统带来的问题。本文在谐波域下垂控制中引入电压闭环负反馈,避免了新逆变器并入系统带来的冲击对公共节点电压偏移和谐波抑制的影响,提高了下垂控制的鲁棒性。并且讨论不同容量逆变器下垂系数与虚拟阻抗设计时的比例问题,使得各逆变器在基波及谐波域均能按各自容量分配功率。最后设计出符合谐波抑制效果明显,电压偏移小,基波及各次谐波域内均能按容量分配功率的分频下垂控制器。通过PSCAD仿真结果验证了该方不但可以抑制谐波,改善公共节点电压偏移,而且各逆变器在基波及谐波域均可功率精确分配。     

基于自适应滑模和下垂控制的微源逆变器并联运行策略

针对微源逆变器并联运行过程中存在的负荷扰动和功率分担精度问题,在组合式三相四线制逆变器拓扑的基础上,提出一种新的三环控制策略.该策略包含滑模电压内环、虚拟阻抗环和功率外环.其中,电压内环通过自适应鲁棒三阶滑模控制有效提高了逆变器的抗干扰和动态性能;在分析滑模电压闭环逆变器等效输出阻抗的基础上,分析了输出阻抗和线路阻抗对功率分配的影响机理,进而针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗反馈系数,使逆变器等效输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后,在传统下垂控制外环中加入暂态下垂项,用于消除系统中的低频振荡,并提高逆变器的动态性能.仿真分析和单相实验结果均验证了上述控制策略的有效性和鲁棒性.     

三相微网逆变器并联运行的新型三环控制策略

针对微电网的孤岛运行状态,非线性负载产生的谐波电流扰动和滤波参数摄动会严重影响逆变器输出电压的稳定性以及不同额定容量微源逆变器并联运行难以实现负荷功率的精确分配。在三相桥式逆变器的基础上,提出了一种新的三环控制策略,包括滑模电压内环、虚拟阻抗环和功率外环。最后,在理论分析的基础上,进行MATLAB/simulink仿真,验证了该控制策略能够降低输出电压的抖振和谐波畸变率,抵御滤波参数摄动,并且使逆变器满足功率分配的要求。     

含多分布式电源的孤岛微电网改进下垂控制策略

含多分布式电源并联运行的孤岛微电网,由于各线路阻抗差异,采用下垂控制策略无法实现无功功率合 理分配。为此,提出一种自调节虚拟阻抗下垂控制策略,通过无功功率调整虚拟阻抗,在不检测线路阻抗参数 的情况下补偿阻抗差异引起的输出电压差异,使各逆变器输出无功功率均等分配或按容量比分配。在Matlab / Simulink 中搭建含有两个分布式电源并联运行的孤岛微电网仿真模型,在两种情况下验证了改进下垂控制策略 能实现无功功率均分和按容量比分配。     

基于改进下垂控制的并联微源功率分配控制策略研究

针对传统下垂控制策略的多台逆变器并联孤岛运行时,因固有局限性及分布式电源之间的线路阻抗差异,会导致频率偏移、电压偏差和各逆变器不能按比例精确输出无功功率,导致系统不稳定的问题.提出一种新型改进下垂控制策略.将功率偏差量和电压偏差量引入传统下垂控制策略的串联校正环节中,提高有功-无功功率的分配精度,实现PCC处频率和电压...     

孤岛微电网中逆变器并联功率与电压均衡控制技术研究

针对微电网中采用传统双环控制的逆变器并联系统功率均分精度较低以及输出电压和频率的偏移问题,分析了并联系统的功率均分机理及输出电压外特性,提出了一种基于虚拟阻抗和输出电压-频率瞬时值调节的逆变器并联运行功率与电压均衡控制策略。在传统的双环控制器中增加虚拟阻抗环,改善了输出阻抗特性,采用P-ω、Q-V下垂控制法提高了功率均分精度;同时加入输出电压幅值和频率调节环,对由下垂引起的电压、频率的偏移进行二次调节,能保证较高的输出电压质量。仿真和实验结果表明,所提出的功率与电压均衡控制策略使孤岛微网中的并联逆变器较好地均分负载功率,同时维持输出电压和频率为额定值,验证了所提算法的有效性。     

多逆变器并联的谐波功率均分下垂控制方法

针对不同线路阻抗的多逆变器并联的谐波功率均分问题,本文提出了一类改进的谐波功率均分下垂控制方法.该方法主要利用逆变器瞬时功率理论建立了谐波功率计算模型,基于传统谐波功率下垂控制框架,将谐波功率模型的滤波电容电压采用下垂控制输出的基波参考电压替代,控制器参考电流值的计算引入线路阻抗压降补偿.通过两相同容量逆变器并联运行的模拟实验,对所提方法进行了验证.仿真结果表明,本文方法可以提高并联逆变器谐波功率均分的精度,有利于改善并联逆变器输出的电能质量.     

基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略

低压微网中，各并联逆变器之间的连接线路因长度、损耗等不同导致各逆变器并联线路阻抗存在明显差异，在常规下垂控制下，各并联逆变器间有功功率存在无法均分的问题。针对上述问题，提出了一种基于虚拟阻抗的自适应控制策略。首先，以逆变器功率传输特性与阻性下垂控制方程为基础，分析并联逆变器在线路呈阻性时有功功率分配不均的原因；其次，在传统定值虚拟阻抗基础上，通过引入并联逆变器的输出功率差构造虚拟阻抗，自适应地补偿线路阻抗差异，在不获取本地线路阻抗参数的情况下实现功率均分；最后，在MATLAB/Simulink仿真平台上建立逆变器并联系统的仿真模型，进行验证和分析。结果表明，所提方法能有效实现逆变器间有功和无功功率的均匀分配，且适用于本地负载不同的情形。基于自适应虚拟阻抗的控制策略改善了并联逆变器间功率的均分水平，可为低压微网中并联逆变器功率控制的优化设计提供参考。     

基于改进下垂法的逆变器并联控制技术

针对低压微电网下并联逆变器在容量比和线路阻抗比不一致的条件下无法实现功率合理输出的问题,结合传统下垂方法提出了一种改进的控制策略。首先通过添加虚拟阻抗解决了传统下垂控制在低压微电网下不适用的问题,并且用无功功率输出比例关系和电压幅值限制的约束条件确定了最佳虚拟阻抗值。再通过添加电压降落补偿项、积分和微分环节以及电压动态反馈环节实现了逆变器功率的合理精确输出。通过仿真验证,该策略不仅能够完成功率的合理输出,同时在增加负载时响应迅速,具有较高的动态响应速度。     

引入空载电压增益补偿的微网非同型逆变器协同控制

通过特性分析,提出非同型逆变器存在空载电压增益和等效输出阻抗的失配问题.推导阻性下垂控制下非同型逆变器并联的功率均分条件,进而提出一种引入空载电压增益补偿的改进下垂控制策略和虚拟阻抗法,提高非同型逆变器空载电压增益和等效输出阻抗的匹配程度.仿真结果表明:在非同型逆变器协同控制中,文中方法能够有效地提高系统的功率均分性能.     

功率信息交互下单相逆变器并联控制

针对逆变器并联系统馈线阻抗失配引起的环流问题,通过分析传统阻性下垂的局限性,提出一种基于功率信息交互的改进下垂控制. 通过通信中心交互的平均功率信息,自适应调节有功下垂系数和所加虚拟阻抗,同时引入公共电压补偿项改善下垂机制引起的电压跌落问题.对所提方案改进并联系统功率均分性能的机理进行分析,并通过两台逆变器组成的并联系统实验平台进行验证. 结果表明:所提策略能够有效减小馈线阻抗失配时并联系统的环流,提高功率均分精度.     

基于鲁棒电流下垂控制的不同容量逆变器并联控制研究

在低压微电网孤岛运行时,等效系统阻抗的特性和大小对于不同容量逆变器并联按其容量成比例精确分担负荷有很大的影响。本文详细分析了系统阻抗呈阻性时不同容量逆变器并联按其容量成比例分担负荷所需要满足的条件,并提出了鲁棒电流下垂控制策略,消除了系统阻抗对于有功电流精确分配的影响。对于逆变器输出阻抗,本文采用电容电压外环准PR调节器和电感电流内环比例调节器的双闭环控制,并且加入了一定的虚拟电阻,使得逆变器的等效输出阻抗呈阻性且可控。通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

低压微网多逆变电源的综合控制策略设计

针对微电网通常是接入低压配电网的情况,分析了低压微电网输电线路与传统高压输电线路阻抗比的差异,对低压微网功率传输进行了理论修正.在此基础上采用不同的控制策略对低压微电网进行综合控制,联网模式下为了执行支撑本地电压和调节馈线潮流,微电源采用PQ控制策略;孤岛模式下为确保负荷能各自快速分担负载和电压频率稳定,微电源采用电压频率V/f下垂控制.为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入阻性虚拟阻抗,根据低压线路参数呈阻性的特点,对传统高压大电网下垂特性进行修正,通过旋转坐标正交变换矩阵,对电压频率V/f下垂控制进行了改进,使得传统的V/f下垂控制得以扩展应用于低压微网中.仿真验证分析,证明了低压微电网系统下设计的综合控制策略能够保证系统与运行的稳定性和可靠性.     

基于虚拟磁链的微电网分布式逆变电源的功率平衡控制

对分布式逆变电源组成的微电网在独立运行模式下的功率平衡控制进行了研究。在分析功率下垂特性的基础上,通过引入虚拟阻抗,将传统高压电力系统中的功率下垂特性曲线应用到中低压的微电网,实现微网功率平衡控制,并给出了电压源逆变器的参考控制电压。引入虚拟磁链,将电压的控制转化为空间磁链的控制,通过滞环控制器实现空间磁链的快速跟踪。系统的仿真结果表明系统负载变动时,微电网各逆变电源能合理分配负荷,所述的控制策略有效。     

基于虚拟阻抗的微电网分布式无功分配策略

交流微电网孤岛运行时,分布式电源因线路阻抗差异的问题,导致传统下垂控制输出无功功率不能合理分配。为此,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式无功分配策略。分布式控制中,利用动态一致性算法得到无功信息,构建自适应虚拟阻抗以降低因线路阻抗不同造成的功率耦合,实现各分布式电源输出无功功率按容量比例分配。针对下垂控制输出电压偏差问题,引入电压补偿环节,使得输出电压恢复到额定值。所提策略构建的分布式控制无需进行全局通信,仅通过本地控制器与相邻控制器交换信息,即可得到全局无功信息。最后通过不同的案例分析仿真实验,验证了所提控制策略的有效性。     

含恒功率和下垂控制机组的微网小信号模型简化分析

为了使微网小信号模型更加简练,分别只考虑采用下垂控制策略机组和采用恒功率(PQ)控制策略机组的下垂控制环节、直流侧电压和无功控制环节的动态性能.由于交流侧滤波电抗一般大于线路阻抗,近似认为采用PQ控制策略机组的输出功率取决于其逆变器桥臂输出电压的幅值和相角,从而可跟下垂控制简化模型相统一,便于小信号模型建立.针对取较大下垂系数难于保证功率分配外环稳定问题,在有功下垂控制环节中增设了前馈环节来改善系统稳定性,最后通过时域仿真加以验证分析结论.     

基于坐标变换的微网功率解耦及限幅控制策略

传统的功率下垂控制在低压微电网中的直接应用会引起有功和无功功率的耦合问题,为此采用了基于坐标变换的虚拟功率下垂控制方法,并对其解耦特性、功率均分及限幅问题进行了研究.利用相对增益分析方法分析了采用坐标变换后系统功率的耦合程度,从理论上证明了当坐标变换矩阵与线路阻抗的阻感比相同时,虚拟功率下垂控制可以实现功率的完全解耦.针对线路阻抗差异而导致的功率无法均分问题,提出了通过增加虚拟负阻抗来实现并联逆变器间功率均分的方法.考虑到现有的虚拟功率下垂限幅范围与实际功率限幅范围的不对等性,提出了新型虚拟功率下垂限幅控制方法,将功率越限部分划分为8个区域,根据逆变器输出的实际功率确定其所属区域,进而采取相应的限幅调整措施.仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

基于自适应虚拟电阻的低压微电网多阻性逆变器下垂控制策略

低压微电网线路阻抗以阻性为主的特点,影响了下垂控制策略的性能。为解决问题,首先通过电压、电流双闭环控制参数将逆变器等效输出阻抗设计成阻性,然后引入虚拟电阻,改善线路参数,以适应P-V、Q-f下垂控制。逆变器加入虚拟电阻之后,削减了功率之间的强耦合;但系统电压降落也会大为增加。因此,给虚拟电阻增加自适应环节,使其取值随母线电压幅值波动不断地调整,因而能够减小母线电压偏差,保证系统的稳定运行,提高微电网的供电质量;并有效抑制系统环流。最后,通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

基于改进下垂控制的并联电流源环流抑制策略

传统的下垂控制为电压型控制,通过下垂方程对电压的幅值和相位进行整定,在电流源并联系统中受到限制,使得电流分配精度不高,且环流抑制效果有限。对此,采用了一种针对电流源并联系统的改进下垂控制策略,结合下垂方程对电流的幅值和相位进行调整,输出参考电流,提高了电流分配精度,可以更好地应用在电流控制系统中。该策略引入了纯感性的虚拟阻抗,在减小功率耦合的同时提高了环流抑制效果,同时针对虚拟阻抗的使用而导致的母线电压跌落,在无功下垂控制回路中使用了电压补偿,减小电压跌落的同时得到了更加精准的输出电流。最后,通过MATLAB/Simulink仿真与搭建实物样机并进行相应实验,验证了理论分析的可行性。     

一种并联分布式微源的无功功率均分控制策略

在微电网多逆变器并联系统中,由于各逆变器之间的输出阻抗和馈线阻抗存在差异,因此,应用传统的下垂控制策略会导致逆变器间无功均分精度较低而造成环流问题。为了减小环流、提高无功分配的精度,提出一种改进型下垂控制的微电网无功均分策略。该方案利用低带宽通信获取各微源的无功功率信息,修改无功电压下垂特性曲线的电压偏置,达到提高无功出力分配精度的目的。同时,所提出的环流和负荷电压偏差为优化指标的目标函数,优化并设计控制参数。研究结果表明:改进的无功均分方法在不影响有功功率均分的条件下,极大提高了微源无功功率均分的精度,并具有良好的动态和稳态性能。