逆变器使用下垂控制并联运行的实现与测试

前言:最近一直都在研究逆变器的离网并机的方法和实现,下面是去年发布的几篇文章简单的介绍了下垂控制的实现方法,可见:

  1. 基于下垂控制的逆变器并联的原理,实现和仿真 P1
  2. 一种基于下垂控制和增加虚拟阻抗的逆变器并联仿真实现
  3. 三相PWM整流器的下垂控制入门介绍

1、引入虚拟阻抗

下垂控制的实现需要微网中逆变器的输出线路呈现电感性,这样有助于系统稳定。但微电网内的电压输电线基本都是阻性(长度较短)所以单纯用下垂控制不易稳定,诸多文献1通过引起输出虚拟阻抗的方式,来让逆变器输出呈现感性,这样来提升下垂控制的稳定性。也是输出电压Vo - Zv(s) = Vo - Io*2*pi*Lv,电压环error = Vref* - Vo - Zv(s)*Io这样实现。 

增加虚拟电阻后同时能把输出阻抗在低频呈现感性:

虚拟阻抗Zv(s)如果用s*L的话,则是高通滤波器,会引入噪音。因此建议在低通滤波串联sL,这样可以提升稳定性。易得:Zv(s) = Rv + s*L*wc/(s+wc),实现可见:

离网逆变器控制模块:

2、下垂控制

实现:

3、PQ计算

用移相滤波器得到正交数据,按三相PQ计算方法得到PQ:

4、运行策略

  1. A模块开机带负载运行
  2. B监测PCC电压
  3. 同步A输出的频率和相位
  4. 启用下垂控制,监测PQ调整VF

5、测试

1)电阻负载加小电感A单机运行,B同步PCC电压

闭合B继电器,可见下垂控制逐步减小IA-IB电流:

2)RCD负载A单机运行,B同步PCC电压

闭合B继电器,可见下垂控制逐步减小IA-IB电流:

3)大电感小电阻A单机运行,B同步PCC电压

闭合B继电器,可见下垂控制逐步减小IA-IB电流:

6、电阻负载实验测试

B继电器闭合瞬间:

稳态:

调节过程

仿真模型下载:回复关键字:DROOP_INV_1

小结:测试了下垂模式并联运行的基本原理,取得了一定的控制效果,对于非线性负载等其它负载情况,还需进一步研究和测试。本人能力有限,如果有错误,恳请帮忙指正,感谢支持,谢谢观看,谢谢。

参考文献

1. 基于虚拟阻抗的微电网有功均分阻性下垂控制策略耿英明,侯梅毅,朱国防,刘 洋,于 昊,呼延天亮 (山东大学 电气工程学院,山东 济南 250061) 电 力 自 动 化 设 备 Vol.40 No.10 Oct. 2020

2. 微网中三相逆变器无互连线并联新型下垂控制策略  阚志忠,张纯江,薛海芬,董杰,邬伟扬    中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.31 No.33 Nov.25, 2011

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