自适应下垂控制的电压逆变器_new重点解读.doc

基于自适应下垂控制的电压逆变器在并网和孤岛模式下的应用 胡安C.巴斯克斯，何塞普·M.格雷罗，IEEE高级会员，阿尔瓦罗·卢纳， 佩德罗，IEEE会员，和瑞摩斯?汤姆森，IEEE高级会员 摘要—本文提出了一种新的控制电压源逆变器有能力在并网和孤岛模式下灵活操作。该控制方案是基于下垂方法，即采用一些估计网格参数，例如 电压和频率和作为电网阻抗的幅度和角度。因此，逆变器能够独立地注入有功功率和无功功率到电网。该控制器提供适当的动力解耦电网阻抗幅度和相位。该系统还能够独立控制有功和无功潮流在大范围的阻抗网络中。仿真和实验结果为建议的控制方法的可行性提供了证据。 关键词—DC-AC电源转换，分布式发电（DG），下垂控制，阻抗估计，发电控制，电压源逆变器（VSI实例）。  一、 简介 分布式发电（DG）系统和微网在努力增加可再生能源的普及率上变得越来越重要。在这个意义上，智能功率接口利用到电压源和电网之间是强制性的。这些接口具有由DC / AC逆变器，其可归类于电流源逆变器（CSIs）和电压型逆变器（VSIs）。为了注入电流到电网，通常使用CSI。而在孤岛时，VSI要用来保持电压稳定[1]。 VSI应用到DG是非常有趣的，因为他们不需要任何外部参考来保持同步[2]，[3]。事实上，它们可以与其他逆变器并行操作依靠频率和电压的下降，形成自主的或分离的微电网[4]。此外，VSI是很便捷的，因为它们可以提供给分布式发电系统一些像过度能力和功率质量增强的性能[5]，[6]，[25] - [31]。当这些逆变器都需要在并网模式下操作，它们经常改变他们的性质即从电压到电流源[7]。然而，为了实现柔性微网，即能够在微网和孤岛模式下进行操作时，VSI需要控制输出或输入功率到主电网和稳定微电网[8]，[9]。在这个意义上，下垂控制方法可以通过调节输出电压的频率和幅度从VSI向电网注入有功和无功功率 [2] - [4]。然而，传统的下垂方法需要网络的某些参数的知识，以便独立地控制有功功率和无功功率。在这个意义上说，网络阻抗的估计可不仅用于高精度的注入有功和无功到电网而且对于孤岛检测也是很有意义的。在本文中，我们提出基于所述下垂方法的控制方案，其通过使用基于在公共耦合点（PCC）分析的电压和电流的变化估计网络阻抗的方法自动地调整它们的参数。VSI能够在并网和孤岛模式下进行操作，以及在这些模式间无缝传输。本文的结构如下：在第二节，电网参数是通过使用一种估计算法获得。有了这些估计的参数，在第三部分提出能够分离有功和无功功率的自适应下垂控制方法。模拟结果显示在第V节来说明所提出的控制器的可行性。第六部分显示了实验结果。最后，第七节给出了结论。 二、估计电网参数 在本文中使用的网格表征技术是基于在功率转换器与电网之间处理电压和电流相量。一种基于第二阶广义积分器的频率锁定环路（SOGI-FLL）用来监测该电压和电流相量。如图1，两个级联的积分器中的闭环工作是用于实现SOGI[10]，[11]。该网络监测技术提供高精度和低计算成本，并且频率适应能力[11]，[24]。 上述SOGI-FLL也适用于监测电流注入PCC以获得当前向量。所述SOGI-FLL充当选择性滤波器，用于检测两个正交输出信号，这是一个有趣的的特点，可以衰减所监视的电压和电流的谐波?，准确地检测电网的电压和电流（和）相量在电网基波频率。所检测的正交电压和电流信号被投影到d-q旋转参考系，以获得协调一致的电压和电流相量。 图1.OGI-FLL原理图 图2.电网特定频率下的V-I特性 用于估计上述电网参数的技术源于分布式发电被连接到电网是线性的。因此，网络可以看成由网格阻抗（）和电压（）构成的戴维宁电路表示。即使在交流电网V-I特性不能用简单的2-D笛卡尔平面来表示。图2和3帮助我们进一步解释使用本文的阻抗检测方法，因为它描述了在PCC针对特定频率的电压和电流相量之间的关系。 图3.电网参数辨识算法框图 通过PCC的电压和电流相量的在两个不同的工作点的测量，其中V-I特性曲线显示在图2中，公式（1）和（2），并用于估计电网阻抗和开路电压。 （1） （2） 其中和分别是电网阻抗的幅度和角度。几种用于检测电网阻抗的技术是直接或间接地基于该基本原理[14] - [18]。在本文中，电网参数的估计是从有功和无功功率的变化产生依据下垂控制方式的并网转换器实现。?这个估计技术的基础是基于SOGIFLL在PCC处的电压和电流相量进行在线测量，这种方法是非常精确的。图3展示了在本文中用于识别电网参数的算法的图。这是值得的说，电网电压阻抗的角度和大小和电压