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1、低压线路环境中多逆变器并联控制策略研究摇陈小芳,等低压线路环境中多逆变器并联控制策略研究陈小芳,陈摇强,徐晨峰,刘万顺(江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州,341000)摘摇要:下垂控制是实现逆变器并联运行非常有效的控制策略,具有冗余能力强、高可靠性的优点。然而在低压并联系统中,由于线路感抗的存在致使有功与无功功率解耦不彻底,传统下垂方法不能进行有效控制。为此,对常规下垂算法进行改进得到自适应线路感抗变化的算法,并加入虚构的阻抗改善输出特性进一步提高系统均分负载能力。仿真实验表明,改进下垂算法与虚构
2、阻抗相互结合的控制策略可以有效减小系统间的环流,提高并联系统的可靠性。关键词:逆变器;并联;下垂控制;虚拟阻抗中图分类号:TM464摇摇摇摇文献标识码:A摇摇摇摇DOI编码:10郾14016/j.cnki郾1001-9227郾2017郾04郾138Abstract:Droop-controllingisaeffectivecontrolstrategyofrealizingtheparalleloperationofinverters,ashassomeadvantageslikestrongabilit
3、yofredundancy,highreliability.Howeveritcouldnotmakefulluseinlowvoltageshuntsystemasthelineimpedanceinactiveandreactivepowerdecouplingisnotcomplete.Therefore,thispapershallimprovetheconventionaldroopalgorithmtogetanewonewhichcouldadapttothechangingoflineim
4、pedanceandjoinavirtualimpedancetoenhancetheabilityofloadsharingofsystem.Theresultofsimulationexperimentsshowsthatthecontrolstrategywhichcombineimproveddroopalgorithmandvirtualimpedancecouldreducethecirculationandimprovethereliabilityoftheparallelsystem.Ke
5、ywords:inverter;parallel;droopcontrol;virtual;impedance0摇引言1摇下垂控制与改进算法相对于单台逆变器的独立运行,其多机并联工作时可根据图1所示电路,运用KVL、KCL定律分析可以得以进一步提高系统的可靠性。除了能够扩大系统容量外,到各逆变器支路向公共端输入的有功、无功功率为:并联运行还能够对整个系统的稳定性进行增强,即所谓的VP=[(Ucos渍-V)cos兹+Usin渍sin兹](1)iiiiiiiZ冗余并联系统。冗余并联系统的冗余度通常可表示成N+
6、iX,其中N表示并联运行逆变器的总数目,X表示并联运Q=V[(Ucos渍-V)sin兹-Usin渍cos兹](2)iiiiiiiZ行时最多允许发生故障的数目。由此可见,冗余结构的多i[1-5]式中:Zi为逆变器输出阻抗的幅值,Zi=机并联运行比单机拥有更加可靠的供电性能。多台X逆变器共同对某一公共端输出即为并联运行,其实际电路22iR+X;兹为输出阻抗角,兹=arctan。iiiiRi结构比较复杂,可以简化为如图1所示的理想结构。其在实际并联应用中,各逆变器支路端输出电压与公共中,Z=R+jX(i=1,2
7、)分别为逆变器支路i输出端到公共iii端电压相位差一般非常小,因而有cos渍=1,sin渍=渍;当iii端的等效阻抗;Z=R+jX为公共端等效负载;V蚁0毅为公iii支路阻抗中的R远远大于X时,式(1)、(2)分别简化为:ii共端等效电压;U蚁渍分别为逆变器支路i在空载状态时iiìïVUi的输出电压值;渍为与公共端等效电压的相位差。P=渍iiiïZií(3)ïVQ=(U-Vïii)îZi从式(3)可以得出,各支路输出有功功率与支路输出端电压的相位差线性相关,无功功率跟支路输出端电压与公共端电压的幅值差线性
8、相关。由于电路中的相位差与角频率存在以下关系:棕=d渍/dt,因此可以利用有功功率图1摇两台逆变器并联简化电路图ii逆变器并联运行首要处理的问题是负载电流均分,如控制电压角频率,从而间接的控制电压间的相位差;而支果两台逆变器之间存在较大的环流,并联运行将失去意路输出电压与公共端电压幅值差可直接由无功功率控制,[4,5]义,并且还可能造成器件烧毁等严重后果。减小环流可以从而得到传统下垂控制表达式为:*棕=棕-mP从两方面入手,一
