周建勇,周豪奇,谢建江,黄泽飞,张迁
江苏科能电力工程咨询有限公司， 南京 210000
摘 要：经典的下垂控制策略对于低压微电网并不能直接应用。引入虚拟阻抗进行阻抗重塑，能够降低有功和无功功率控制的耦合度，对并联运行逆变器间的环流有一定的抑制作用；研究二次电压幅值和频率恢复控制策略，用来解决下垂控制电压和频率稳定性以及虚拟阻抗控制引起的母线电压跌落的问题。采用改进有功功率控制环，使环流抑制效果达到最佳；最后，通过仿真分析验证该方法的正确性和可靠性。
关键词：微网； 下垂控制； 虚拟阻抗； 环流
引言
随着能源和环境问题日益突出，微网的提出有效地将分布式电源集中起来，接入交流母线。微网的多样性决定了其控制的复杂性。其中，下垂控制通过控制逆变器输出功率来调整逆变器输出电压和频率的值。这一控制方式的实现不需要通信线路作为信号载体，控制简单方便，应而得到广泛的应用[1]。
本文通过引入虚拟阻抗，减少功率耦合度。虚拟阻抗对并联运行逆变器之间的环流和谐波有一定抑
制作用，环流仍然较大。因为虚拟阻抗控制策略在改变器件参数不一致造成的阻抗差异方面有一定优势，不能抑制线路长度差异而引起的阻抗差异。此外，下垂控制的微源逆变器输出的电压幅值和频率受负荷变化影响较大，通过改进下垂控制稳定母线电压和提高环流抑制效果。
1 经典的下垂控制原理
下垂控制在多个微源并联系统中应用较多[2]。以两台逆变器并联运行系统为例加以说明。图1为逆变器并联系统等效电路。
由(1)可知逆变器输出的有功功率和无功功率处于耦合状态。
在低压配电网中，线路的阻性远大于感性，近似有sinθi=θi，cosθi=1。上式可以简化为：
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2 基于虚拟阻抗的下垂控制策略
经典的下垂控制包括内环控制和外环控制，内环控制为电压电流双环控制，外环控制为功率控制。电压源型逆变器控制框图[4]如图2所示。
由图2可得闭环控制系统的传递函数为
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3改进下垂控制策略
3.1 改进控制策略
下垂控制的微源逆变器输出的电压幅值和频率受负荷变化影响较大。由于引入虚拟阻抗会使给定电压降低，通过二次电压控制，可以弥补因加入虚拟阻抗而产生的电压降落。控制框图[6]如图4所示。
根据图4可得：
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5 总结
经典的下垂控制不适用于低压配电网。对于多并联逆变器运行系统，环流很大，会对系统造成危害。虚拟阻抗控制可以改变逆变器的输出特性，通过二次电压幅值和频率控制，解决了虚拟阻抗引起的电压降落和下垂控制易受负荷波动影响难以稳定问题。有功功率环里增加积分环节，使得有功功率输出与线路阻抗无关，能够提高抑制环流的效果。此外，还需进一步研究控制器对微电网的稳定性的问题，优化控制器参数，提高系统的性能。
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作者简介：
周建勇(1992-)，男，硕士，主要从事电力工程设计。