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1、第33卷第6期Vol.33No.62009年3月25日Mar.25,2009基于改进下垂法的微电网逆变器并联控制技术11211姚玮,陈敏,牟善科,高明智,钱照明(1.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市310027;2.华东电网有限公司,上海市200002)摘要:分析了典型微电网中逆变器并联系统的有功功率和无功功率环流模型,并针对传统下垂法控制的微电网并联逆变器的输出电压幅值和频率的不稳定问题,提出了一种改进的自调节下垂系数控制法,有效减小了微电网负荷突变等情况下母线电压幅值及频率的波动。同时,根据并联逆变器
2、的输出无功功率调节自身输出阻抗,抑制微电网中逆变器之间的无功功率环流,减少由于无功功率环流引起的系统设备容量和线路损耗增加等问题,提高系统的稳定性和可靠性。仿真和实验均验证了该控制策略的可行性和有效性。关键词:微电网;逆变器;并联;环流;PQ下垂法中图分类号:TM464;TM761[9210]0引言响均流的效果。本文针对低压微电网独立运行模式中逆变器并随着石油和煤炭等能源价格的不断上涨,世界联的系统结构,对并联系统的有功功率和无功功率各国不得不应对能源危机带来的挑战。目前全世界环流模型进行了分析。针对传统下
3、垂法控制的逆变都在推进新能源系统的建设,其中的重要内容包括器在电网负荷不同时输出电压幅值和频率的不稳定可再生能源的开发和利用、微电网和分布式供电等问题,提出了一种改进的自调节下垂控制法,可以有技术的兴起和发展。微电网供电方式为可再生能源效减小微电网中逆变器由于功率下垂调节所引起的的利用开辟了新的方向,并对功率变流器以及电力交流母线电压幅值及频率的波动,提高了微电网系系统功率控制器提出了全新的要求和考验。统的稳定性和可靠性。同时,本文针对微电网中逆大多数能源与微电网的接口都基于逆变器,通变器之间无功功率环流引
4、起的系统中设备传输容量过对各台逆变器的输出进行控制,保证微电网系统和系统损耗的增加等问题,提出了一种通过检测并运行的柔性和可靠性。根据微电网的控制要求,逆联系统逆变器输出无功功率、瞬时调节逆变器自身变器选择与传统发电机相类似的下垂特性曲线进行[122]输出阻抗的方法,有效抑制了逆变器并联系统中的控制,将系统的不平衡功率动态分配给各逆变器[3]无功功率环流。仿真和实验验证了该控制策略的可模块承担,具有简单、可靠、易于实现的特点。通行性和有效性。常采用多个逆变器并联构成汇流母线,当电网负荷变化时,各逆变器之间不
5、需要进行通信,只需通过汇1微电网中逆变器并联系统流母线实现均流,是完全冗余的系统。逆变器PQ下垂控制法只需要检测逆变器自身图1为典型的微电网结构示意图,光伏电池、燃的输出,通过调整自身输出电压的频率和幅值来控料电池、风力发电机等通过电力电子变换装置转换制输出的有功和无功功率,实现微电网中逆变器功后,经逆变器并入微电网。微电网通过静态切换开率的合理分配。传统的PQ下垂控制法需要通过低关在公共连接点(PCC)与主网相连。在微电网独立通滤波器计算每个工频周期逆变器输出的有功和无工作时,各逆变器系统是以并联形式供能
6、的,从而构[11212]功功率,存在动态响应慢和周期性调节的固有缺成了微电网的汇流母线。[425]根据图1所示微电网中逆变器的并联结构,为点,而且在负荷变化时下垂系数是固定的,母线[628]了简化分析电压的幅值和频率波动较大。同时,微电网中各,取出其中2台逆变器构成并联系统,图逆变器输出连线阻抗的差异,也会在很大程度上影2所示即为逆变器并联系统环流模型。在这个简化的模型中,微电网中并联的逆变器可以等效为一个收稿日期:2008206230;修回日期:2008211205。电压源和一个阻抗的串联。逆变器之间的环
7、流可以国家自然科学基金重点项目(50237030)。通过2台逆变器的输出相量计算得到。为了便于分—77—2009,33(6)析,连线阻抗中电感部分计入Li。所以,逆变器输2δ2(1+N)RV1sin+ωLV1sinδ·2出阻抗可以表示为:IHP=2(4)2
8、Z
9、Z=Z1=Z2=R1+R1′+jωL1=2δR2+R2′+jωL2·(1+N)RV1sinδ-2ωLV1sin2IHQ=2(5)2
10、Z
11、2基于改进下垂法的逆变器并联控制在微电网中,由于逆变器分布在各处,很难对它们进行统一的PQ控制。因此,各个微电网逆
12、变器对自身输出电压的调节能力对维持系统可靠性和稳定性就显得非常关键。若缺乏本地电压调节,连有大量微电源的系统将经历有功功率和无功功率环流的振荡,最终导致系统崩溃,故电压控制需要确保逆图1微电网结构示意图Fig.1Configurationofmicrogrid变器电源之间无过大的电流环流。在传统电网中,发电机的内阻抗通常大到足以防止产生环流。而在放射性结构的微电网中,若电压稳定点有所偏差,电流环流将超过逆变器的额
