Micro-source Inverters With Capacitive Equivalent Output Impedance for Improving Micro-grid Voltages

将分布式电源逆变器等效输出阻抗设计成容性可使其体现对系统无功电压调整过程相逆的电源特性,这种特性使得分布式电源逆变器更容易参与公共连接点处的电压调整。对比等效输出阻抗成感性、阻性和容性的3类逆变器下垂控制特性,对容性等效输出阻抗逆变器电压电流控制环进行数学建模;针对容性等效输出阻抗逆变器设计具备下垂调节和克服电压偏离功能的鲁棒功率外环控制器。对比仿真和实验证明,容性输出阻抗分布式电源逆变器控制器能够快速抑制系统功率变化带来的电压波动,能有效地参与系统电压调整。

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。

基于阻性下垂的逆变器无线并联均流控制

通过电压、电流双闭环控制参数的设计将逆变器输出阻抗调整为阻性,提出一种改进的基于阻性输出阻抗的功率下垂策略,加入自适应虚拟电阻以调节逆变器等效输出阻抗,改善有功功率调节,削弱有功功率均分同输出电压幅值的强耦合,在并联单元输出电压幅值由于不可控因素造成一定程度差异时也能实现较好的功率均分。引入电压参考前馈,用于补偿瞬时值电压环未引入积分环节造成的空载闭环增益损失。有效值环的加入在保证系统负载调整率的同时,也使得系统闭环不会出现过增益。实验结果表明所提控制方案应用于阻性逆变器无互联线并联均流控制的有效性。

并联逆变器输出阻抗分析及电压控制策略

在分析低电压微电网中并联逆变器的基础上,通过引入虚拟复阻抗,提出了一种基于虚拟复阻抗的电压控制策略,使逆变器输出阻抗在工频条件下呈纯阻性,进而改善多逆变器并联均流控制效果。通过对比分析输出阻抗的幅频特性,深入探讨了不同控制参数对逆变器输出阻抗的影响,并选取了合适的控制参数,给出了相应的下垂控制方法。最后,搭建了仿真模型和实验平台。仿真和实验结果验证了所提的控制策略的正确性和有效性。

双闭环控制电压源逆变器并联系统环流特性研究

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位不一致会产生有功环流和无功环流。从逆变器等效输出阻抗的角度,对基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的逆变器并联系统的环流特性进行了研究。理论分析、仿真和实验结果证明,对于双闭环控制电压源逆变器并联系统,各模块输出电压单位幅值差造成环流的大小取决于单模块逆变器等效输出阻抗的模值,环流的无功功率与有功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值;各模块输出电压单位相位差造成环流的大小取决于单模块输出电压和等效输出阻抗的模值,环流的有功功率和无功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值。

电网阻抗对大型并网光伏系统稳定性影响分析

当电网阻抗较高时,并网光伏系统会变得不稳定;特别是连接在弱电网上的大型光伏电站,稳定性问题更为突出。为研究电网阻抗对大型并网光伏系统稳定性影响,该文建立了三相逆变器并联系统的诺顿等效模型,推导了逆变器并网电流、并网公共点电压表达式以及大型并网光伏系统的闭环特征方程,采用根轨迹法分析了电网阻抗对大型并网光伏系统稳定性的影响,最后建立系统仿真模型进行验证,结果表明,三相逆变器的诺顿等效模型相间不存在耦合效应,三相逆变器并联系统的特性分析可在单相逆变器并联系统中进行;在一定参数范围内,电网阻抗会造成大型并网光伏系统出现不稳定现象。

一种快速无功支撑的阻容性逆变器并联控制方法

在低压微电网多逆变器并联系统中,负荷突变会导致微电网电压波动,逆变器具备快速无功支撑能力是维持电压稳定的必要途径。该文通过将阻容性虚拟复阻抗引入到逆变器输出电流反馈中,提出一种快速无功支撑的阻容性逆变器(RC型逆变器)及其并联功率分配方法。该逆变器将其等效输出阻抗设计成阻容性,可实现微电网在公共连接点处的无功功率快速支撑,从而保持系统电压稳定,并可抑制逆变器输出阻抗和电网阻抗间的谐振,进一步降低电压畸变。在对阻容性逆变器进行等效建模基础上,通过设计阻容性虚拟复阻抗,给出该类逆变器并联的多环功率精确分配方法,包括功率下垂控制外环,虚拟阻抗中间环及输出电压控制内环。分析虚拟复阻抗参数对并联环流的影响,并选取合适的控制参数。仿真和实验验证了控制方法的有效性。

一种适用于低压微电网的改进型下垂控制器

针对低压微电网中采用传统下垂控制器多微源之间功率分配精度不高和非线性负载影响的问题,通过虚拟阻抗的设计,将等效线路阻抗设计为在工频附近呈现阻性,满足低压微电网的线路阻抗特点,同时降低了微源逆变器功率均分控制对输出线路阻抗的敏感性;等效线路阻抗在高频谐波段呈感性,有效抑制非线性负载造成的高频谐波。同时改进了功率控制环,避免了较大的阻性等效输出阻抗造成电压降低的问题,加入的并网自动跟踪相角控制器在计划并网前自动调整微源输出电压相角,保证并网过程平滑过渡。仿真结果验证了提出的改进下垂控制器可以消除微源之间的环流,同时抑制高频谐波,输出电压与设定值无静差且并网过程平滑无冲击;基于DSP的样机实验结果也验证了该方法的正确性和可靠性。

微电网中并联逆变器与电网的谐波交互分析

针对微电网中并联逆变器与电网的谐波交互问题,对单台逆变器建立输出阻抗模型,并分析网侧阻抗对谐波交互的影响。对多台并联逆变器,定义堆栈和二叉树2种典型的逆变器并联结构,推导2种结构的阻抗表达式。详细分析并联逆变器数对堆栈型结构阻抗的影响以及逆变器在左右子树的分布对二叉树型结构阻抗的影响。在此基础上,推导谐波源到网络中各支路电流的传递函数,分析各支路电流的谐振频率。仿真结果验证了所提方法的可行性。

逆变器单元用LCL滤波器的并联系统性能分析

由于各并联单元之间的参数差异,逆变器并联系统存在环流,其中的高频环流由于其频率超出系统的控制带宽,难以通过控制的方式进行抑制。本文分析了高频环流存在的原因,提出将并联逆变单元的LC滤波器改变为LCL滤波器。比较了LC滤波器和LCL滤波器的阻抗特性,分析了采用LC滤波器和LCL滤波器的逆变器的闭环输出特性,指出经过适当的参数设计可以使得这二种逆变器的等效输出阻抗在低频段相近而在高频段呈现很大差异。并联系统在采用了LCL滤波器的逆变器作为并联单元后,可以利用其高频高输出阻抗很好地抑制高频环流,同时可以保持较硬的输出电压外特性。仿真和实验都验证了该方法的有效性。

电压电流双闭环控制逆变器并联系统的建模和环流特性分析

传统的基于功率差的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,通过分别改变各并联模块输出电压的幅值和相位来分别控制各模块输出无功和有功功率平衡,但该并联均流方案应用于电压电流双闭环反馈控制逆变器并联系统时有较大的控制误差。本文建立了考虑环流因素的电压电流双环控制逆变器闭环系统电路模型,依据传递函数推导出并联系统有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位的关系。建立基于等效输出阻抗和求解微分方程的环流特性分析方法,给出了逆变器输出有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位之间的定量关系,提出了相应的并联均流控制方案。仿真结果证实有功和无功环流均受输出电压幅值和相位影响,实验结果证明所提控制方案有较好的均流效果。

控制参数对并联逆变器性能的影响

并联逆变器要求具有较强的环流抑制能力和较硬的外特性。通过对电感电流瞬时值反馈SPWM逆变器的分析,分别得出了电流内环控制参数、电压外环控制参数对逆变器输出阻抗幅值、输出阻抗角以及外特性的影响。提出了一种逆变器单元控制参数的设计方法,按照该方法设计的逆变器能够很好地抑制环流,同时能实现较硬的外特性。仿真和实验证明了所提出的参数设计方法的正确性。

双闭环控制电压源逆变器外特性研究

外特性是电压源逆变器的一个重要指标,其属性取决于逆变器等效输出阻抗。介绍了双闭环控制电压源逆变器的结构和工作原理,利用其闭环传递函数求解出了逆变器等效输出阻抗的表达式,分析了电压外环比例系数、积分系数和电流内环等效放大倍数对逆变器外特性的影响。分析结果表明,电压外环积分系数是影响逆变器外特性的主要因素。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

多逆变器并联下的输出阻抗分析和改进下垂控制策略研究

在分析低压微电网多逆变器并联基本原理的基础上,引入虚拟复阻抗,并给出一种改进的下垂控制策略。通过设计虚拟复阻抗参数值,使逆变器等效输出阻抗在工频处呈阻性,提高逆变器并联的均流效果。采用电容电压和电容电流双环控制,首先通过研究虚拟复阻抗中参数选择对于抑制环流的影响,进而确定基本的参数大小。其次,通过对比输出阻抗幅频特性,具体分析在不同参数情况下对逆变器输出阻抗特性的影响。再通过理论详细分析和计算,给出一种改进的下垂控制方法,并与虚拟复阻抗结合。最后,搭建仿真模型,选取上述经过理论研究的参数值,仿真验证分析虚拟复阻抗中参数对输出电压的影响以及改进下垂控制的可行性,证实所提方法的有效性和正确性。

可调阻抗无互联线并联逆变器的控制方法

传统的无互联线并联逆变器PQ下垂法是由同步电机并网理论推导而来的,它具有稳态均流精度低和动态响应差等缺点。分析了逆变器并联系统的有功功率和无功功率的环流模型,并且基于传统的PQ下垂法,增加了具有阻抗调节功能的两个控制环节,提高了系统的动态和静态环流抑制能力,并且降低了系统对线阻抗等参数不平衡的敏感程度。仿真和实验结果均验证了该方案的良好性能。

孤岛模式下逆变器并联系统的谐振特性分析及其抑制策略研究

针对孤岛模式下逆变器并联系统的谐振问题,首先建立考虑数字控制延时以及数字滤波等非线性因素的单台逆变器系统等效模型,并由此扩展得到孤岛模式下多逆变器并联系统的等效模型。进一步提出利用孤岛模式下逆变器并联系统的等效导纳进行系统的谐振特性分析,分析结果表明多逆变器之间谐波交互可能引发系统谐振,且系统的谐振特性与虚拟阻抗、负载以及反馈滤波器等因素密切相关。最后,针对系统的谐振抑制提出合理选取虚拟电感大小并在电流反馈环节引入串联反馈滤波器的新策略。实验结果验证了所建孤岛模式下逆变器并联系统数学模型的正确性以及所提出的谐振特性分析方法和谐振抑制策略的可行性。

区域配电网中逆变型分布式电源不同控制方式下故障特性分析

由于逆变型分布式电源在中低压配电网中渗透率的增加,区域配电网运行模式及网内DG控制方式会对故障后输出的电流及端口电压产生明显影响。文章首先分析了区域配电网并网运行模式下电压控制和电流控制IBDG在PQ策略下的故障特性,然后分析了孤岛下电压控制IBDG在Droop策略下的故障特性,为了抑制电压波动并调节系统电压,设计了一种容性等效输出阻抗的电压电流环,并建立了子配网孤岛下不同故障类型的分析计算模型。最后基于PSCAD搭建了仿真模型,通过仿真分析验证该方法的正确性与有效性。

逆变器无线并联虚拟阻抗分析

逆变器无线并联提高了分布式供电系统的可靠性和灵活性,其控制原理为PQ下垂法。传统PQ下垂法基于逆变器并联理想等效模型,各逆变模块参数完全一致,而实际系统中由于器件参数与输出线路阻抗不一致,导致各模块等效输出阻抗不同,造成模块间环流。在系统中加入自校正虚拟阻抗,校正输出阻抗特性,进一步满足等效内阻抗与下垂控制策略间耦合控制关系,进而减小模块间环流。仿真结果证实加入虚拟阻抗后,系统具有良好的均流性能。

逆变器并联系统控制技术及环流抑制综述

主要阐述了分散逻辑控制、下垂特性控制以及具有输出阻抗调节功能的下垂特性控制、基于网络通信控制等几种近年来处于研究发展的并联控制方法,对比分析了各种方法的利弊,得出实际系统应根据系统功率等级、实现方法的复杂程度、经济成本、环境等因素选择合适的控制方法。最后介绍了逆变器并联系统的环流问题,并对该类控制技术的发展趋势进行展望。

微网储能多逆变器并联负载不平衡下的均衡控制

为了满足三相储能逆变器并联带不平衡负载运行时的环流及不平衡电压控制要求,在单同步旋转坐标系(single synchronous reference frame,SSRF)控制系统模型的正、负序变换的基础上,推导储能逆变器的正、负序输出阻抗特性,分析输出阻抗与环流及电压控制间的不均衡性,即增大阻抗有利于抑制环流,而减小阻抗有利于抑制不平衡。针对上述不均衡控制问题,在SSRF控制的基础上,一方面通过引入负序补偿器适当减小负序输出阻抗,从而可有效抑制输出电压不平衡;另一方面,通过引入虚拟阻抗来增强环流抑制能力,实现环流与电压的均衡控制,具有较高的稳定性。实验结果表明理论分析和控制方案的有效性。