基于虚拟阻抗的低压微电网并联逆变器功率调节研究

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微电网是消纳分布式电源的重要方式,能够有效提高新能源的利用率。下垂控制策略是微电网中分布式电源运行控制的重要方法,可以在无互联通信情况下实现分布式电源的自动控制,利于实现微电网的灵活扩展。但受线路阻抗等因素的影响,低压微电网中并联逆变器的输出功率无法按照下垂系数精确分配。本文基于下垂控制模式和虚拟阻抗控制技术,针对无互联通信的低压微电网并联逆变器功率分配问题进行了相关研究。低压微电网中连接线路呈电阻特性,不同于传统大电网的感性线路,因此传统的感性下垂控制方法(P-f、Q-U)无法实现准确的解耦控制。为适应低压微电网的阻性线路特征,本文采用阻性下垂控制方法(P-U、Q-f)实现功率解耦,并引入虚拟负电感反馈以使逆变器的等效输出阻抗呈电阻特性,进一步提高阻性下垂控制模式中功率解耦控制的准确性。微电网中各分布式电源的位置具有随机性,与母线间的线路阻抗各不相等,这使得基于阻性下垂控制的并联运行逆变器输出的有功功率不能按照要求合理分配,会导致部分微电源过载、储能电池过放等问题。因此本文提出了一种基于本地信息的自适应虚拟电阻控制方法,能够减小并联逆变器输出功率的不均分度。该控制方法无需各逆变器与中央控制器之间进行通信,仅利用本地逆变器输出的有功功率和电压量进行补偿,可以协调功率均分精度与电压跌落之间的关系,并通过小信号稳定性分析为其虚拟电阻系数取值提供了依据。为了验证所提出控制方法的有效性,在Matlab/Simulink中搭建了微电网仿真模型与已有控制策略进行对比,同时利用DSP控制器和RTDS平台构建闭环实验系统进行了实验验证,结果表明该控制方法能够明显减小并联逆变器的有功功率偏差,并保证电压运行在额定范围内。下垂控制属于有差调节,引入自适应虚拟电阻会进一步增大电压降,这使得微电网的运行电压和频率都偏离额定值。为了保证微电网的稳定运行,在逆变器控制系统中增加了频率和电压二次调节控制器,其控制方式也均在无通信模式下进行,从而实现了频率的无差调节,并明显了减小电压偏差。最后,在Matlab/Simulink中对所提出的可兼容虚拟阻抗的二次调节控制方法进行了仿真验证。
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