PDF《大功率微网逆变器输出阻抗解耦控制策略》

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a e p s - i n f o . c o m 大功率微网逆变器输出阻抗解耦控制策略 刘芳1 ,张兴1 ,石荣亮1 ,徐海珍1 ,胡超1 ,曹仁贤2 ( 1. 合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽省合肥市

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0 9;

2. 阳光电源股份有限公司,安徽省合肥市

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8 8 ) 摘要:针对微网逆变器孤岛并联时输出阻抗控制不能兼顾动态响应和并联均流的问题, 提出了一 种输出阻抗解耦控制策略.该控制策略根据d q 坐标系中输出电压的戴维南等效模型, 得到不同 频段的阻抗特性, 分离出动稳态输出阻抗, 在d q 坐标系中直接设计输出阻抗, 用以动态响应和并 联均流的解耦控制.在动态电压控制时, 采用输出电流微分反馈控制和动态有源阻尼来减小动态 输出阻抗;

在均流控制时, 增大稳态输出阻抗, 从而获得了良好的动态响应和并联均流性能.实验 结果验证了理论分析和控制方案的正确性. 关键词:微网( 微电网) ;

逆变器;

输出阻抗;

动态响应;

并联均流;

解耦控制 收稿日期:

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2 9;

修回日期:

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2 7. 国家科技支撑计划资助项目(

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0 2 ) .

0 引言 微网逆变器作为微网与新能源的关键接口单 元, 必须根据电网和负载状态进行合理的控制.其中虚拟同步机(virtuals y n c h r o n o u s g e n e r a t o r , V S G) [

1 - 2] 和下垂[

3 - 4] 控制以其并离网通用的电压源 控制方式, 显示出了优良的控制性能.微网逆变器 孤岛并联运行时需要向关键负载提供较高的电能质 量.其中有两个关键的控制目标― ― ―动态电压瞬变 和负载不均流度.负载阶跃时其电压幅 值变化剧 烈, 严重时引起过欠压等问题, 影响用电设备, 尤其 是大功率微网逆变器, 其开关频率较 低, 控制带宽 低, 电压动态响应更慢.由于机器容量有限, 并联运 行时若负载不均流度较大, 可能会引起某些机器过 流关机.影响这两个控制目标的一个重要参数是输 出阻抗.增加输出阻抗可以减小负载不均流度, 但 动态响应较差, 反之亦然, 两者很难兼顾.因而研究 微网逆变器输出阻抗解耦控制策略具有重要意义. 针对输出阻抗控制问题, 文献[

5 - 7] 分别将输出 阻抗设计为阻性、 感性和容性, 以及上述的组合, 可 以减小负载不均流度, 但受线路阻抗影响, 且影响输 出电压动态响应和稳态幅值.为此, 很多文献做出 了改进[ 3,

8 -

1 6] .文献[ 8,

1 1] 给出了线路阻抗辨识方 法, 据此补偿阻抗不匹配造成的不均流.文献[

9 ] 给 出一种环流虚拟阻抗控制算法, 但需要检测并联系 统平均电流.上述控制对均流具有良好的控制性 能, 但并未提及输出电压动态响应.为此, 文献[

1 0 ] 给出了一种基于有功无功变化的自适应输出阻抗控 制, 可以提高动态响应, 然而控制复杂, 难以实现. 文献[

1 4 ] 给出的外环控制策略只能改变指令, 无法 改变内环响应、 改善电压瞬变.文献[

1 7] 提出了一 种基于负载电流反馈控制的快速响应控制方案, 但 减小低频段输出阻抗不利于负载均流.文献[

1 8 ] 采 用了基于输出电压和输出电流解耦的控制方案, 同 样不利于负载均流. 上述输出阻抗控制或适用于单相系统或三相系 统, 或适用于负载均流控制, 或适用于输出动态响 应, 但很难同时兼顾两个控制目标.实际上, 三相变 换器d q 坐标系下的输出阻抗并不完全等效于单相 系统, 其频率特性与单相系统也不尽相同. 文献[