低压微电网三相逆变器功率耦合下垂控制策略

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1、第34卷第3期电力自动化设备Vol．34No．32014年3月ElectricPowerAutomationEquipmentMar.2014低压微电网三相逆变器功率耦合下垂控制策略彭春华，王立娜，李云丰（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013）摘要：常规下垂控制对线路阻感比具有高度依赖性，难以对线路阻抗常呈阻性或阻感性的低压微电网的电能质量实现有效控制。基于通用下垂控制原理，提出了改进型PQ-fU功率耦合下垂控制方法，并通过结合上层能量优化管理与引入比例复数积分（PCI）电压控制技

2、术，设计了一种改进型PQ-fU多环控制策略。该控制策略不仅在线路呈阻感特性情况下仍能实现对低压微电网电能质量灵活而有效的控制，而且适用于并网／孤岛2种运行模式，可对上层能量管理系统给定的参考指令进行快速跟踪，实现各分布式电源输出功率的合理分配。在MATLAB／Simulink中对低压微电网逆变器并联运行系统的控制效果进行了对比研究，结果验证了所提控制策略的有效性和优越性。关键词：低压微电网；分布式发电；逆变器；功率耦合；下垂控制；功率控制中图分类号：TM464文献标识码：ADOI：10.3969／

3、j.issn.1006－6047.2014.03.005以实现对电能质量的有效控制［8-9］0引言。解决这一问题最直接的方法是在分布式发电单元的逆变器和交流母作为智能电网与第三次工业革命中能源互联网线间外接大电感以重新维持线路感性占优，但这必的重要组成部分，微电网是一种由负荷和微电源（即然会导致系统体积、成本和损耗增加，总效率降低，微电网中的分布式电源）共同组成的可控区域性系输出电压压降增大。为此，相关文献中提出了一些下统［1-5］。为了能与电力系统友好地融合，实际应用中垂控制改进方法，如：当线路

4、的阻性成分和感性成分的微电网需要在通信网络的支撑下通过配网级、微均不可忽略时，采用有功和无功功率解耦的方法可以电网级和单元级3个层次控制系统间的协调合作［6］。精确控制系统的输出功率，但这种方法需要精确地获该协调合作一般可由微电网级中央控制器进行集中得线路中阻感比数值［10-11］，这在实际应用中难度较控制和优化管理，协调整个层次控制系统；微电网中大；为了减小线路高阻感比对下垂控制器的影响，一光伏发电、风力发电等基于可再生能源的分布式发些文献提出在逆变器的闭环控制外加入虚拟阻抗模电单元级的就地控制

5、器负责采集系统运行数据、传块，通过虚拟阻抗来模拟硬件线路阻抗，以抑制阻抗输控制指令以及保持系统电压和频率稳定性。微电差异对逆变器功率分配的影响，同时还能限制并联逆网在并网运行时，由于电网可以稳定系统的频率，就变器间的环流或电网扰动引起的过电流［12-14］，但这种地控制单元一般不需要进行频率调节，分布式发电方法在系统带谐波含量较大的负载时，会因为虚拟电感单元的逆变器一般采用PQ控制，输出中央控制器指的作用而使得输出电压畸变严重，并且应用过程中定的有功和无功功率；在孤岛运行时就地控制单元虚拟阻抗值的

6、大小也很难确定，设置过小难以改善控则通常需基于下垂控制方法自动跟踪负荷变化以维制效果，过大则会导致输出电压出现明显降落［15-16］。持系统电压和频率稳定［7］为了能克服上述问题，本文将针对低压微电网。这种传统的微电网控制策略决定了分布式电源逆变器在微电网运行方式发中三相逆变器控制提出一种改进型通用下垂控制策生改变时需要及时改变控制模式，这必然增加控制略，基于通用下垂控制原理，将PQ控制和下垂控制模块设计和实际操作的复杂性。有机融合，设计一种改进型PQ-fU功率耦合下垂控此外，尽管常规下垂控制在线

7、路感性占优的中制方法，该控制策略适用于并网／孤岛2种运行模式，压电网中已被验证对调控电压幅值和频率具有比较避免了控制模式切换，实现对低压微电网电能质量理想的效果，但下垂控制的原理决定了其控制性能灵活而有效的控制。对线路阻感比（R／X）具有高度的依赖性。因此，在线1常规三相逆变器下垂控制分析路阻抗常呈阻性或阻感性的低压微电网中，其较高的阻感比将直接导致常规下垂控制系统不稳定并难微电网的常规下垂控制是通过模拟传统发电机的下垂特性实现微电网中微电源的并联运行，其实收稿日期：2013-06-06；修回日期

8、：2014-01-10质为：各逆变单元检测自身输出功率，通过下垂特性基金项目：国家自然科学基金资助项目（51167005，61165005）得到输出电压频率和幅值的指令值，然后各自反相ProjectsupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（51167005，61165005）微调其输出电压幅值和频率以达到系统有功和无功第3期彭春华，等：低压微电网三相逆变器功率耦合下垂控制策略功率的合理分配。逆变器输出电压频率和幅值的