逆变器下垂控制讲述.pptx

一种在分布式发电网中加强无线并联逆变器动态性能的控制器 ** 1 1 分布式发电结构 2 2 微电源功率传输等效模型 此处，直接将微电源 等效成直流电源经逆变后得到的交流电源，并传输功率到公共交流母线上。其相量关系如图：E为逆变电源输出电压的幅值，V为微电网公共交流母线电压幅值，Z为线路阻抗的幅值，θ为线路阻抗的相角，Φ是以微电网公共交流母线电压矢量作为参考时逆变电源输出电压矢量的相角。 3 2.1 逆变器输出功率 逆变器的输出复功率如下： 4 5 2.2单台逆变器仿真 6 2.3两台逆变器并联 逆变器作为与电网连接的接口，可以将直流电能转换为频率 电压可控的交流电能。既可以与电网连接工作在并网状态，也可以单独给负载供电即孤岛模式。 7 3 下垂控制策略 由微电源构成的微电网实质上逆变电源的并联系统，逆变器并联的控制目标即是实现单台逆变器频率、幅值、相位的一致，最终实现各逆变电源对负载电流的均分。根据前面对功率传输特性的分析，可以模拟传统电力系统同步发电机的下垂特性，实现逆变电源并联系统的无互线并联控制，即下垂控制。 其原理是：逆变电源检测出各自输出功率的大小，对有功无功两部分进行独立的解耦控制，利用下垂特性得到其输出频率和电压幅值的参考值，从而合理分配系统的有功、无功功率。 8 首先利用测量模块采集负荷点的电压和电流，计算出微电源的输出瞬时有功、无功功率，再经过低通滤波器LPF得到相应的平均功率。假设额定频率运行微电源输出的有功功率为Pn ,fn 和U0分别为电网频率和额定电压幅值，通过下垂环节得到输出频率和电压幅值的指令f、u，指令f、u再通过电压合成环节产生参考电压，然后，参考电压将作为电压电流双环控制器的输入，最终将双环控制器的输出调制信号m输入到SPWM模块。 9 3.1 不同容量逆变器下垂特性 可以看出，各逆变电源通过调整各自的输出电压频率和幅值，使其降低到一个新的稳定工作点，从而实现功率的合理分配。如果逆变器的下垂斜率相等，则在稳定工作后，各逆变电源的输出功率相等。如果不相等，斜率大的承担较多的功率，斜率小的承担较少的功率。通过这种人为的下垂控制可以实现系统的自动可调。当并联逆变器输出阻抗、输出电压幅值相位不一致时，并联逆变器输出功率不等，则将会有环流功率流过。 10 3.2 同容量逆变器下垂特性 最终各逆变单元的进行功率均分。有功功率相等，无环流流过。 11 3.3.1 改进下垂控制结构1 为了减少逆变器输出阻抗对并联系统的影响，又不在逆变器输出端真正串如阻抗，加入虚拟阻抗后，逆变器输出电流以阻抗压降的方式从参考电压中减去： 当负载为非线性负载是，会有谐波电流引入系统，会使逆变器参考电压中含有谐波，最终加大了逆变器输出电压的谐波含量，同时，由于谐波电流的频率较高，在相同的虚拟电感下会产生较大的阻抗压降，又降低了输出电压的控制精度，因此让输出电流先通过一个低通滤波器： 12 3.3.2 改进下垂控制结构 2 该结构将传统的下垂斜率环节分别改成了有功PID 无功PD环节，由原来的一阶系统该进成三阶系统，进而加强了系统的稳定性和精确性。 13 4 改进2电路PSCAD仿真 14 有功功率 无功功率 环流 15 5.1讨论问题 1 该论文在下垂控制环节进行了改动，由原来单纯的比例环节该进成pd pid环节，即把控制环节阶数提高，提高系统稳态响应和精确性。那么，也可以将现在的LC滤波环节改进到LCL滤波环节，也提高了阶数，但LCL又有谐振峰，会产生不好的影响，因此又可引入电容电流和输出电流双电流内环与电压环控制，那么与前些日子许德志的论文《多逆变器并网系统的输出阻抗建模与谐波交互》又可以连接。 2假设是改进电路1，即在电压电流双环前又引入功率给定环节，那么再把下垂斜率控制该进成PI PID控制，是否缀余，而且如果给两个逆变器不同的功率给定值，相同的下垂系数，那么功率分担又会怎样？ 3 改进电路2是两台并联逆变器向同一负载供电，即工作在孤岛状态，那么在并网的时候是否也能直接这样改进。 16 5.2讨论问题 4现在是给定频率和电压幅值来对实时功率进行控制，也应该可以检测实时频率和输出电压来对给定功率进行控制吧。。。 5 这篇论文的两台逆变器是左右严格对称的，而且向同一负载功能。如果进一步分析单个逆变单元的具体输出特性，不管是并网还是孤岛，又得归于各个单元的输出阻抗建模问题，又到了现在输出阻抗等效电路推导不出来的尴尬局面。 17 谢谢老师 18