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微电网多逆变器并联运行控制策略

点击:833 日期:2016-03-10 选择字号:

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。

 

微电网以其对分布式电源的有效利用及灵活、智能的控制特点,成为许多国家未来若干年电力发展战略的重点之一。由于微电网中大多数分布式电源需通过逆变器并入微电网,因此,逆变器的稳定并联运行将极大提高微电网系统的整体容量和可靠性。

 

目前,逆变器并联运行控制策略一般采用主从控制法以及下垂控制法等方法。主从控制法在控制上需要互联线,会限制并联分布式电源之间的距离,同时也可能引入噪声,因而其应用有一定的局限性。下垂控制法是一种无联络信号线独立控制技术,通过借鉴同步发电机的自同步和电压下垂特性,实现单元间无信号线的并联技术。它不需要逆变器间的互联信号线,只需要采集各逆变器的输出、依赖其内部控制策略,即可实现并联多逆变器的同步、均流运行。相比其它控制方式而言,下垂控制可使得系统的结构简单、功能冗余,安装维修快捷,系统扩容方便,成本低,并联运行更加可靠。

 

在多逆变器并联运行中,作为并联控制关键技术的下垂控制法,其下垂系数的合理设计直接影响逆变器并联的均流效果及动态响应。下垂系数与逆变器输出阻抗和线路阻抗密切相关。采用不同的电压电流双环控制策略,得到的逆变器输出阻抗值不同;不同电压等级的连接线路对应不同的阻抗比,尤其在低电压微电网中,连接线路相对其他电压等级线路的阻抗比高得多,线路较长时,电阻值较高;由于分布式电源与公共连接点远近不同,因而连接阻抗存在差异,导致逆变器环流增大及功率分配不均衡。因此,改进下垂控制方法被提出。文献提出了基于虚拟功率的下垂控制法,通过把实际有功功率和无功功率转换成虚拟功率,对传统下垂控制法进行修正。但指出了其缺陷并提出了基于虚拟频率—电压的下垂控制法,然而这种方法要求并联逆变器具有相同的转换角,实现难度较大。

 

本文将首先分析传统下垂控制法及其不足,然后引入感性虚拟阻抗,提出一种适合微网多逆变器并联的电压电流双环控制策略,工频条件下逆变器输出阻抗仅由滤波电感值决定;考虑到线路阻抗的影响,对传统下垂控制法进行改进,确定下垂系数与线路电阻的关系,提出一种新型改进下垂控制算法,通过修正下垂系数,减小线路阻抗差异对并联均流的影响。最后,通过仿真分析和实验验证所提控制策略的有效性。