微网中逆变器并联控制功率分配的研究.docx资源-CSDN文库

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1 引言

分布式电源(Distributed generation, DG)可以就近实现可再生能源的生产

及消费,代表着能源发展的新形态和新方向

[1,2,3]

。DG 具有随机性和间歇性的特

点,微电网在一定程度上可以促进 DG 的并网,从而使 DG 的利用更为合理有效,

提升能源利用率

[4]

。微电网可以工作在并网模式或孤岛模式。在孤岛模式下,

如何控制并联运行的逆变器实现功率均分成为一个重要问题

[5]

。目前通常有两

种控制方案：一种是在并联运行的逆变器之间利用互联通信线进行信息交换

[6,7,8]

,该控制方案虽然简单,但降低了系统的可靠性和可扩展性。另一种是有功-

频率和无功-电压下垂控制,该控制方法无需互联通信线,具有冗余度好、可靠性

高以及动态特性好等特点,成为目前研究的重点

[9,10,11]

。然而,传统下垂控制方法

以线路上的电抗远大于电阻为前提,并没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响

[12]

。

但是实际线路的阻抗总会存在差异,因此无功功率的均分难以实现。

为了解决这一问题,许多学者做了相关研究。文献[13]提出了一种基于虚拟

电阻的下垂控制方法,采用虚拟电阻环代替传统下垂控制的功率环,虽然可以实

现良好的功率均分,但会造成逆变器输出电压降低。文献[14]在虚拟阻抗控制的

基础上,提出了一种补偿虚拟阻抗控制回路电压降的电压幅值校正方法,该方法

可以消除系统电压偏差,但较为复杂。文献[15]提出了一种变截距下垂控制方

法,通过改变下垂特性曲线的参考电压进行功率调节,但下垂系数及参考电压改

变量的大小难以直接确定。文献[16]提出了一种自适应下垂控制方法,在传统下

垂控制的基础上引入了下垂系数的一次函数项,提高了功率分配的精度,但其控

制复杂,需要通信。

为此,本文提出了一种基于比例积分(Proportional integral,PI)调节器的改

进下垂控制方法,以达到逆变器并联运行时精确分配无功功率的目的。采用传

统下垂控制和所提出的改进下垂控制两种控制方法,对两台并联运行的逆变器

进行仿真对比分析,通过仿真结果验证所提控制方法的有效性。

2 传统下垂控制的基本原理

以两台逆变器并联为例,逆变器并联模型如图 1 所示,U

1

∠θ

1

,U

2

∠θ

2

,U∠0°

分别为逆变器 1、2 的输出电压、负载电压,Z

1

=R

1

+jX

1

,Z

2

=R

2

+jX

2

分别是逆变器

1、2 的线路阻抗,R

1

,R

2

,X

1

,X

2

分别为逆变器 1、2 的线路电阻和电抗,I˙1I˙1,I˙2I˙2

分别为逆变器 1、2 注入公共母线的电流。

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