1、第4 4卷第1期河 北 科 技 大 学 学 报V o l.4 4,N o.12 0 2 3年2月J o u r n a l o fH e b e iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yF e b.2 0 2 3 文章编号:1 0 0 8-1 5 4 2(2 0 2 3)0 1-0 0 1 2-0 8基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略李永刚,王业朋,姜玉霞(华北电力大学电力工程系,河北保定 0 7 1 0 0 3)摘 要:低压微网中,各并联逆变器之间的连接线路因长度、损耗等不同导致各逆变器并联线路阻抗存在明显差
2、异,在常规下垂控制下,各并联逆变器间有功功率存在无法均分的问题。针对上述问题,提出了一种基于虚拟阻抗的自适应控制策略。首先,以逆变器功率传输特性与阻性下垂控制方程为基础,分析并联逆变器在线路呈阻性时有功功率分配不均的原因;其次,在传统定值虚拟阻抗基础上,通过引入并联逆变器的输出功率差构造虚拟阻抗,自适应地补偿线路阻抗差异,在不获取本地线路阻抗参数的情况下实现功率均分;最后,在MAT L A B/S i m u l i n k仿真平台上建立逆变器并联系统的仿真模型,进行验证和分析。结果表明,所提方法能有效实现逆变器间有功和无功功率的均匀分配,且适用于本地负载不同的情形。基于自适应虚拟阻抗的控制策
3、略改善了并联逆变器间功率的均分水平,可为低压微网中并联逆变器功率控制的优化设计提供参考。关键词:电力电子技术;自适应虚拟阻抗;下垂控制;逆变器并联;功率均分;低压微网中图分类号:TM 4 6 4 文献标识码:A D O I:1 0.7 5 3 5/h b k d.2 0 2 3 y x 0 1 0 0 2 收稿日期:2 0 2 2-0 4-3 0;修回日期:2 0 2 2-0 7-1 1;责任编辑:冯 民基金项目:国家自然科学基金(5 1 7 7 7 0 7 5);国网山东省电力有限公司科技项目(2 0 2 0 A-0 2 6)第一作者简介:李永刚(1 9 6 7),男,河北保定人,教授,博士
4、,主要从事电机及其系统分析与监控、新能源与电力系统、电气设备状态监测与故障诊断等方面的教学和研究。E-m a i l:l y g z x m 01 6 3.c o m李永刚,王业朋,姜玉霞.基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略J.河北科技大学学报,2 0 2 3,4 4(1):1 2-1 9.L IY o n g g a n g,WAN GY e p e n g,J I AN GY u x i a.P a r a l l e l i n v e r t e r sc o n t r o l s t r a t e g yb a s e do na d a p t i v ev i r t u
5、 a l i m p e d a n c eJ.J o u r n a lo fH e b e iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,2 0 2 3,4 4(1):1 2-1 9.P a r a l l e l i n v e r t e r sc o n t r o l s t r a t e g yb a s e do na d a p t i v ev i r t u a l i m p e d a n c eL IY o n g g a n g,WANGY e p e n g,J I ANGY u x
6、i a(D e p a r t m e n to fE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,N o r t hC h i n aE l e c t r i cP o w e rU n i v e r s i t y,B a o d i n g,H e b e i 0 7 1 0 0 3,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h e l o w-v o l t a g em i c r o g r i d,t h e c o n n e c t i o n l i n e sb e t w e e np a r a l l e l
7、 i n v e r t e r s a r ed i f f e r e n t d u e t o t h ed i f f e r e n t l e n g t ha n d l o s s,a n dt h ea c t i v ep o w e ro ft h ep a r a l l e l i n v e r t e r sc a n n o tb ee v e n l yd i s t r i b u t e du n d e rt h ec o n v e n t i o n a ld r o o pc o n t r o l.A i m i n ga t t h i sp
8、 r o b l e m,a na d a p t i v ec o n t r o l s t r a t e g yb a s e do nv i r t u a l i m p e d a n c ew a sp r o p o s e d.F i r s t l y,b a s e do nt h e i n v e r t e rp o w e r t r a n s m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h er e s i s t i v ed r o o pc o n t r o le q u a t i o n,t
9、h er e a s o no ft h eu n e v e np o w e rd i s t r i b u t i o no fp a r a l l e l i n v e r t e r sw h e nt h e l i n ew a sr e s i s t i v ew a sa n a l y z e d.T h e n,b a s e do nt h e t r a d i t i o n a l f i x e dv i r t u a l i m p e d a n c e,t h ev i r t u a li m p e d a n c ew a sc o n s
10、 t r u c t e db yi n t r o d u c i n gt h eo u t p u tp o w e rd i f f e r e n c eo ft h ep a r a l l e li n v e r t e r s,a n dt h el i n ei m p e d a n c e第1期李永刚,等:基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略d i f f e r e n c ew a sc o m p e n s a t e da d a p t i v e l y,s ot h a tt h ep o w e rs h a r i n gc a nb er e a
11、 l i z e dw i t h o u to b t a i n i n gt h el o c a l l i n ei m p e d a n c ep a r a m e t e r s.F i n a l l y,t h es i m u l a t i o nm o d e l o fp a r a l l e l i n v e r t e r ss y s t e m w a se s t a b l i s h e do nt h eMA T L A B/S i m u l i n ks i m u l a t i o np l a t f o r mf o rv e r
12、i f i c a t i o na n da n a l y s i s.T h er e s u l t ss h o wt h a t t h ep r o p o s e dm e t h o dc a ne f f e c t i v e l yr e a l i z et h es h a r i n go fa c t i v ea n dr e a c t i v ep o w e ra m o n g i n v e r t e r s,a n d i s a l s os u i t a b l e f o r d i f f e r e n t l o c a l l o
13、 a d s.T h e c o n t r o l s t r a t e g yb a s e do na d a p t i v ev i r t u a li m p e d a n c e i m p r o v e s t h e l e v e l o fp o w e rs h a r i n ga m o n gp a r a l l e l i n v e r t e r s,w h i c hp r o v i d e ss o m e r e f e r e n c e f o r t h eo p t i m a l d e s i g no fp o w e r c
14、 o n t r o l o fp a r a l l e l i n v e r t e r s i n l o w-v o l t a g em i c r o g r i d.K e y w o r d s:p o w e re l e c t r o n i ct e c h n o l o g y;a d a p t i v ev i r t u a li m p e d a n c e;d r o o pc o n t r o l;p a r a l l e li n v e r t e r s;p o w e rs h a r i n g;l o w-v o l t a g em
15、 i c r o g r i d 为实现“碳达峰、碳中和”目标,同时满足社会发展对能源的需求,需要构建以新能源为主体的新型电力系统1。逆变器作为直流向交流转换的接口,对新能源的利用至关重要。单台大容量逆变器由于生产成本较高、安装维修较困难等问题,其应用领域受到一定限制。多台逆变器并联不仅可以弥补单台逆变器容量小的问题,而且具有可靠性高、容量组合灵活、易于生产和维护等优势2,在低电压微电网中应用广泛。多逆变器并联运行要求各逆变器输出电压相量完全一致。在实际应用过程中,各逆变器因拓扑结构、功率等级、运行工况等差异,其器件参数可能不完全一致,且逆变器的线路参数、驱动电路或采样电路也会存在差异3,造成
16、逆变器间功率分配不均,降低了电源效率,甚至导致系统不稳定4-5。因此有必要在系统内部采取恰当的功率均分措施。目前,并联逆变器常见的控制方式有集中控制6-8、主从控制9-1 1、分布逻辑控制1 2-1 3、下垂控制1 4-1 5等。其中,下垂控制因具有控制灵活、成本低、可靠性高和便于扩展等优势应用较为广泛1 6。下垂控制过程和传统同步机组一次调频、一次调压过程类似,利用电压和频率偏移调整逆变器的输出功率,实现系统的功率平衡。但由于下垂控制采用的是比例控制,在功率均分精度和频率、电压误差之间存在不可调和性4,1 5。为提升功率均分精度,常见的研究思路主要集中在改进下垂控制和引入虚拟阻抗2个方面1 6。文献1 7 将一致性算法和P I控制结合计算电压额定值补偿量,提升了系统的稳态和动态性能。文献1 8 将自适应下垂系数与虚拟阻抗结合,可提升功率均分精度。文献1 9 将虚拟阻抗引入瞬时平均电流控制环节以实现环流抑制,但虚拟阻抗值配置为固定值,不能较好地适应线路阻抗变化。文献2 0 提出了一种增强型鲁棒电压下垂控制,能够改善电压跌落问题且具有较好的动态响应,但其引入的虚拟阻抗是为了增加系统阻性,
