《电子技术应用》
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基于动态补偿下垂法的并联逆变器控制研究
电子技术应用
薛家祥1,张姣姣1,金礼2
1.华南理工大学 机械与汽车工程学院;2.贵州民族大学 物理与机电工程学院
摘要: 提出了一种基于动态补偿下垂法的新型逆变器并联策略,解决了传统并联逆变器下垂控制策略中频率跌落,无功功率不均分,有功、无功计算结果不准确等问题。该策略包括在功率环中采用CSOGI-QSG模块滤除直流干扰;在传统有功控制环中引入自适应频率反馈策略补偿频率跌落;在无功控制环中引入虚拟电感改善无功功率的分配,并采用自适应电压补偿策略改善母线电压跌落。通过搭建MATLAB仿真和实验平台验证,证明了该控制策略可以显著改善并联逆变器中的功率均分效果。
中图分类号:TN86 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244880
中文引用格式: 薛家祥,张姣姣,金礼. 基于动态补偿下垂法的并联逆变器控制研究[J]. 电子技术应用,2024,50(8):96-101.
英文引用格式: Xue Jiaxiang,Zhang Jiaojiao,Jin Li. Research on parallel inverter control based on dynamic compensation sag method[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(8):96-101.
Research on parallel inverter control based on dynamic compensation sag method
Xue Jiaxiang1,Zhang Jiaojiao1,Jin Li2
1.College of Mechanical and Automobile Engineering, South China University of Technology; 2.College of Physics and Mechatronics Engineering, Guizhou Minzu University
Abstract: In this paper, a novel inverter parallel strategy based on dynamic compensation sag method is proposed, which solves the problems of traditional parallel inverter sag control strategy, such as frequency drop, unequal distribution of reactive power, inaccurate calculation results of active power and reactive power. The strategy includes using CSOGI-QSG module in the power loop to filter out DC interference. The adaptive frequency feedback strategy is introduced in the traditional active power control loop to compensate the frequency drop. Virtual inductance is introduced into reactive power control loop to improve reactive power distribution, and adaptive voltage compensation strategy is used to improve bus voltage drop. Through MATLAB simulation and experimental platform verification, it is proved that the control strategy can significantly improve the power sharing effect in parallel inverters.
Key words : parallel inverter;sag control;dynamic compensation;virtual impedance;CSOGI-QSG

引言

目前,大容量的单相逆变电源因制造成本高、安装与维修难度大,在一定程度上制约了它的发展,而多逆变电源的并联逆变电源具有组合灵活、生产与维护方便的优点[1],因此成为研究热点。其中以下垂控制为核心的无互联线控制模式因无需通信即可完成并联逆变器的功率分配这一特点,在实际中得到了广泛的应用[2]。

然而,由于各逆变器的线路阻抗差别难以避免,逆变器间会产生环流[3],导致功率分配不均,因此传统下垂控制策略不能满足微电网中对负荷进行合理分配的需求[4]。为解决这个问题,目前主要采用基于虚拟阻抗的下垂控制技术[5]。文献[6]加入了一个无功调整环节,使其可以随无功功率的改变而动态调整虚拟电感,从而使每台逆变装置的等效阻抗基本一致。文献[7]设计了一致性算法,可以自适应调节虚拟阻抗。文献[8]提出了基于虚拟复阻抗的改进控制策略,并建立并联小信号数学模型研究系统稳定性。

在传统下垂公式中,系统频率会随着负载增大逐渐降低,系统电压也会因为负载和虚拟阻抗的引入造成公共耦合点电压跌落。针对此问题,文献[9]对传统下垂控制中出现的电压和频率跌落问题进行了补偿处理。

在功率环中使用SOGI模块提取逆变器输出电压和电流的正交信号,但无法消除直流分量。当输出信号带有直流分量干扰时,会放大逆变器输出中的直流信号。许多学者针对SOGI的低次谐波衰减能力进行了改进。文献[10]通过增加求差节点和自适应滤波器可以快速检测电压的幅值和基波频率,并滤除谐波和消除直流分量。文献[11]提出CSOGI方法来消除直流分量。文献[12]揭示了连接SOGI模块与PLL/FLL频率反馈路径差异导致的稳定性问题。

本文提出了一种新型的下垂控制策略。通过引入虚拟电感使线路阻抗呈现感性,实现两台逆变器的总阻抗近似相等;同时在下垂公式中引入动态补偿策略,对有功控制环中的频率和无功控制环中的电压进行自适应补偿;在功率环中采用CSOGI-QSG模块消除直流信号对功率计算结果的干扰。通过MATLAB/Simulink平台进行仿真分析,同时搭建实验平台验证,结果表明经过动态补偿后,有功和无功功率的均分效果明显提高。


本文详细内容请下载:

http://www.chinaaet.com/resource/share/2000006130


作者信息:

薛家祥1,张姣姣1,金礼2

(1.华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东 广州 510640;

2.贵州民族大学 物理与机电工程学院,贵州 贵阳 550000)


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