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。

Droop Control Method to Achieve Maximum Power Output of Photovoltaic for Parallel Inverter System

In general,the power distribution of a parallel inverter is achieved by the use of droop control in a microgrid system,which consists of PV inverters and non-regeneration energy source inverters without energy storage devices in an islanded mode.If the shared load power is no more than the available maximum PV inverter output power,then there is a power waste for the PV inverter.In addition,due to the intermittency of PV sources,the system may become unstable if the shared load power is more than the available maximum power output of the PV(MPO-PV)inverter.Therefore,in order to avoid power waste and potential instability caused by insufficient PV power by traditional droop control,this paper recommends an improved droop control scheme to maximize the power output of PV units.As required by the load,the remaining power is composed of the other inverters,which can effectively improve the utilization rating of renewable energy sources and system stability.At the same time,according to the system stability analysis based on small signal modeling,it has been designed around the droop coefficients of the improved droop control loop.In the end,the simulation and experimental results show that the suggested scheme has a varied validity and robustness.

基于电路等效的并网逆变器失稳分析与稳定控制

以并网逆变器为功率接口的新能源发电系统在弱电网条件下易发生振荡失稳问题。该文将并网逆变器的控制回路可视化为电路元件组成的虚拟阻抗,基于该电路模型分析了弱电网条件下电流内环与锁相环交互作用导致并网逆变器振荡失稳的机理,在此基础上,提出了基于有源阻尼的稳定控制设计方法,并对不同有源阻尼控制的电路特性以及稳定性提升能力进行了对比分析。研究结果表明,针对锁相环引入负电阻造成的振荡失稳问题,阻抗-高通滤波器型有源阻尼控制策略具有更优的稳定性提升能力。最后通过PSCAD/EMTDC仿真和远宽StarSim控制器硬件在环实验对比了不同有源阻尼控制策略的振荡抑制效果,并验证了阻抗-高通滤波器型有源阻尼控制的动态性能。结果表明,所设计的稳定控制能够在200 ms内有效抑制系统振荡,并且可实现在短路比为1的极弱电网条件下稳定运行。

基于改进虚拟同步发电机的构网型并联储能逆变器控制研究

针对构网型变换器预同步过程时电力系统频率电压稳定性低导致变换器并网失败的问题,提出一种基于改进线性自抗扰控制(LADRC)的构网型变换器预同步控制策略。首先,采用无锁相环(PLL)控制策略,通过相位偏差的反馈控制对网侧电压的相位和幅值进行快速同步追踪,可避免因PLL精度较低和响应速度慢而引起的电力系统稳定性降低的问题。在此基础上,在有功频率支路模块的角频率输出端引入LADRC,这可以有效解决预同步控制过程中变换器输出电压频率存在过冲的问题,从而确保构网型变换器预同步控制顺利进行最终实现成功并网。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建基于改进LADRC的构网型变换器预同步控制模型并进行仿真验证,结果表明所提控制策略可以有效抑制系统频率震荡,并能够加速系统预同步进程,确保构网型变换器安全运行最终实现成功并网,仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略

当前微电网并联逆变器下垂控制机制一般设定为独立式,控制的范围较难扩展,导致控制补偿差增加。为此,提出对基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略的设计与实践。先进行下垂控制特性提取,采用交互的方式,扩大控制的范围,设计交互控制机制。在此基础上,构建虚拟阻抗自适应微电网并联逆变器下垂控制模型,采用补偿核验的方式确保下垂控制效果。针对选定的5个测试逆变器,经过2个周期的测定得出的控制补偿差被较好地控制在1.05以下,说明此次在虚拟阻抗自适应原理的辅助下,所设计的微电网并联逆变器下垂控制方法更为高效,具有实际的应用价值。

基于动态补偿下垂法的并联逆变器控制研究

提出了一种基于动态补偿下垂法的新型逆变器并联策略,解决了传统并联逆变器下垂控制策略中频率跌落,无功功率不均分,有功、无功计算结果不准确等问题。该策略包括在功率环中采用CSOGI-QSG模块滤除直流干扰;在传统有功控制环中引入自适应频率反馈策略补偿频率跌落;在无功控制环中引入虚拟电感改善无功功率的分配,并采用自适应电压补偿策略改善母线电压跌落。通过搭建MATLAB仿真和实验平台验证,证明了该控制策略可以显著改善并联逆变器中的功率均分效果。

弱电网下考虑数字控制延时的LCL并网逆变器改进WAC控制策略

传统加权平均电流(WAC)控制方法因控制延时产生反向谐振峰而失去环路降阶特性,导致系统在弱电网下具有极大的失稳风险。文中首先分析了控制延时与弱电网共同影响下,传统WAC失去降阶特性导致系统失稳的问题,不再从环路降阶的角度而是在等效阻抗模型的基础上对系统输出阻抗进行失稳分析;然后在电压比例前馈的基础上,从增强谐波抗扰能力及稳定性入手,提出基于多二阶滤波器的电压前馈控制策略,对系统输出阻抗进行重塑,进而提升等效输出阻抗在中低频段的相位裕度,增强系统对电网阻抗宽范围变化的适应性。仿真及实验结果表明,该策略对弱电网阻抗宽范围变化具有较强的适应性,能够输出优良品质的入网电流。

基于系统谐波阻抗控制的新型有源电力滤波器

针对传统有源电力滤波器滤波效果受谐波电流检测精度影响,导致滤波不彻底的问题,提出了一种基于系统谐波阻抗控制原理的新型有源电力滤波器。滤波器的第1部分为串联在电网中的单相变压器二次侧接逆变器,第2部分为单相变压器和负载之间并联的无源滤波器。通过控制使串联变压器的谐波等效阻抗很大,无源滤波器的谐波等效阻抗相对很小,由分流原理可知此时各次谐波电流将被迫流入无源滤波器支路,从而实现了各次谐波的滤除。为实现系统谐波阻抗的控制,设计了无源滤波器参数和逆变器控制参数。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,结果表明可将系统侧电流总谐波畸变率由29.37%降低到0.69%,满足国家谐波标准。该研究在谐波抑制方面具有一定的应用前景。

基于虚拟阻抗的逆变器并联控制参数优化设计

提出一种改进的虚拟阻抗设计方法,通过优化电压前馈环参数将逆变器等效输出阻抗调节为纯阻性,设计自适应虚拟阻抗,解决传统下垂控制方法中逆变器等效输出阻抗不同的问题。添加电压有效值环,防止虚拟阻抗引起母线电压跌落。提出的改进方案提高逆变器并联控制的功率均分精度、环流抑制能力和动态特性,并通过仿真试验进行正确性和有效性验证。

计及负序控制策略的光伏逆变器故障特性分析

光伏接入系统发生不对称故障时,逆变器会同时控制正序电流和负序电流的输出,但目前针对计及负序控制策略的逆变器故障特性研究较少。为此,首先推导了逆变器稳态短路电流的求解方法。然后考虑不同的负序控制策略,研究了不对称故障下逆变器输出的短路电流特征和等效负序阻抗特征,揭示了光伏发电在不同控制策略和不同故障类型下故障特性的相似性和差异性。最后搭建仿真模型,对理论分析结果进行了验证。结果表明,在新能源接入电网的故障特性及保护原理研究中需充分考虑负序控制策略的影响。

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。

一种并联逆变器自适应下垂控制方法

在逆变器并联系统中,由于线路阻抗的差异,传统下垂控制功率分配精度不高,并且复杂工况下输出电压控制精度低。为了解决以上问题,提出一种基于自适应参数的改进下垂控制方法。该方法在传统P-V下垂控制的基础上,代入基于Lyapunov函数的自适应参数控制,降低原有线路阻抗的影响,保证输出电压在任意负载工况下均保持在一定的约束范围内。此外,在控制回路中加入虚拟阻抗,通过有功功率反馈调节虚拟阻抗比例系数,进一步提高功率分配精度。仿真和实验结果验证了所提出的改进下垂控制方法的有效性。

基于变流器输出阻抗的直流微电网下垂并联系统振荡机理与稳定边界分析

针对直流微电网下垂控制变流器并联系统中变流器间内部参数差异引发的并联稳定性问题,该文采用基于变流器输出阻抗的频域方法进行研究。首先,该文建立单台下垂控制Buck变流器的输出阻抗模型并分析其特征。然后,依据该输出阻抗特征,基于变流器输出阻抗的稳定性分析方法揭示下垂控制变流器并联系统的振荡机理。在此基础上,对变流器输出阻抗进一步简化,结合并联系统振荡机理提出并联系统关键参数的稳定边界。最后,搭建下垂控制Buck变流器并联系统实验平台,通过实验验证了所提振荡机理及稳定边界的正确性。

基于虚拟阻抗的船舶轴带逆变器并联控制

分析了采用下垂控制方法时并联运行的逆变器不能实现功率均分的原因,对此提出一种新的改进策略,通过设计自适应的虚拟阻抗来实现逆变器合并阻抗达到匹配,并使逆变器的合并阻抗满足功率均分和抑制环流的重要条件,并采用小信号模型分析法进行稳定性分析和参数优化。利用MATLAB/Simulink对所提方法进行了仿真验证,表明方法在理论上的正确性,具有一定的工程可行性。

基于改进下垂控制的孤岛微网逆变器并联技术研究

逆变器并联系统在等效输出阻抗呈阻性条件下无法适用传统下垂控制方法,在对逆变器并联系统功率分配精度影响因素,以及传统下垂控制方法分析的基础上,提出了一种改进下垂控制方法。该方法首先利用虚拟复阻抗解决系统等效输出阻抗呈阻性条件下下垂控制的适用性问题,然后针对由此产生的电压跌落和频率偏差问题,提出了一种结合积分补偿器的功率二次函数项变下垂系数改进控制方法,并引入电压和频率微分调节器改善系统动态调节性能。最后通过仿真验证了该改进下垂控制方法在孤岛微网条件下的有效性和可靠性。

微电网逆变器并联系统功率均分

下垂控制是微电网中的主要控制策略.在低压微电网逆变器并联控制中,传统的下垂控制因逆变器的线路阻抗不匹配,导致输出功率分配不均、系统环流增大、稳定性降低.基于均值耦合补偿思想提出自适应虚拟阻抗,提高了无功功率均分程度;引入补偿环节,解决虚拟阻抗加入导致的母线电压跌落问题,提高系统的有效性和鲁棒性;在Simiulink平台搭建仿真模型.仿真结果显示:增加自适应虚拟阻抗后,无功功率均分效果良好;加入电压补偿环节,逆变器的输出电压由306 V抬升至309.7 V,验证了该控制策略的可行性.

非线性负载接入孤网的电压与谐波协同控制

此处首先建立了并联逆变器系统的分层控制模型,提出了增强型虚拟阻抗与谐波补偿器实现了对非线性负载电流和功率的均分且同时抑制了谐波电压,并通过二次控制将微电网电压和频率恢复到额定值。最后通过系统仿真与原理样机实验充分验证了所提控制技术对于并联逆变器系统在非线性负载条件下稳定运行的可行性。

基于虚拟阻抗的谐波功率均分策略

谐波功率均分效果严重影响了非线性负载供电的逆变器并联系统的性能。为此,提出了一种虚拟阻抗算法抵消线路阻抗间的差异,实现基波无功功率和谐波功率的高精度均分。试验结果表明,提出的基于虚拟阻抗的谐波功率均分策略可以有效提高基波无功和谐波功率均分精度,同时保证公共耦合点的电能质量,确保逆变器并联系统的工作性能。

基于矢量控制的环流抑制策略及仿真建模

多逆变器并联可以提高系统的功率等级和可靠性,已在大功率的逆变器上得到广泛应用。但逆变器并联存在因载波相位不一致引起的环流问题,会增加系统的损耗。本文首先分析了环流产生的机理,通过对逆变器输出电压进行失量分析,推导出载波相位差与环流之间的关系表达式,并得到环流开关分量的特性。然后,在分析的基础上提出了一种载波相位补偿的控制策略,该策略能有效改善对开关环流的控制能力,对因载波相位不一致产生的环流起到显著抑制效果。采用PI控制电压外环,无差拍控制电流内环的双闭环控制策略,保证了逆变器系统的正常稳定运行。最后,仿真结果验证了本文所提出的控制策略的有效性和可行性。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。