《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于動態(tài)補償下垂法的并聯(lián)逆變器控制研究
電子技術(shù)應(yīng)用
薛家祥1，張姣姣1，金禮2
1.華南理工大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院；2.貴州民族大學(xué) 物理與機電工程學(xué)院
摘要： 提出了一種基于動態(tài)補償下垂法的新型逆變器并聯(lián)策略，解決了傳統(tǒng)并聯(lián)逆變器下垂控制策略中頻率跌落，無功功率不均分，有功、無功計算結(jié)果不準確等問題。該策略包括在功率環(huán)中采用CSOGI-QSG模塊濾除直流干擾；在傳統(tǒng)有功控制環(huán)中引入自適應(yīng)頻率反饋策略補償頻率跌落；在無功控制環(huán)中引入虛擬電感改善無功功率的分配，并采用自適應(yīng)電壓補償策略改善母線電壓跌落。通過搭建MATLAB仿真和實驗平臺驗證，證明了該控制策略可以顯著改善并聯(lián)逆變器中的功率均分效果。
中圖分類號：TN86 文獻標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244880
中文引用格式： 薛家祥，張姣姣，金禮. 基于動態(tài)補償下垂法的并聯(lián)逆變器控制研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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，大容量的單相逆變電源因制造成本高、安裝與維修難度大，在一定程度上制約了它的發(fā)展，而多逆變電源的并聯(lián)逆變電源具有組合靈活、生產(chǎn)與維護方便的優(yōu)點[1]，因此成為研究熱點。其中以下垂控制為核心的無互聯(lián)線控制模式因無需通信即可完成并聯(lián)逆變器的功率分配這一特點，在實際中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。

然而，由于各逆變器的線路阻抗差別難以避免，逆變器間會產(chǎn)生環(huán)流[3]，導(dǎo)致功率分配不均，因此傳統(tǒng)下垂控制策略不能滿足微電網(wǎng)中對負荷進行合理分配的需求[4]。為解決這個問題，目前主要采用基于虛擬阻抗的下垂控制技術(shù)[5]。文獻[6]加入了一個無功調(diào)整環(huán)節(jié)，使其可以隨無功功率的改變而動態(tài)調(diào)整虛擬電感，從而使每臺逆變裝置的等效阻抗基本一致。文獻[7]設(shè)計了一致性算法，可以自適應(yīng)調(diào)節(jié)虛擬阻抗。文獻[8]提出了基于虛擬復(fù)阻抗的改進控制策略，并建立并聯(lián)小信號數(shù)學(xué)模型研究系統(tǒng)穩(wěn)定性。

在傳統(tǒng)下垂公式中，系統(tǒng)頻率會隨著負載增大逐漸降低，系統(tǒng)電壓也會因為負載和虛擬阻抗的引入造成公共耦合點電壓跌落。針對此問題，文獻[9]對傳統(tǒng)下垂控制中出現(xiàn)的電壓和頻率跌落問題進行了補償處理。

在功率環(huán)中使用SOGI模塊提取逆變器輸出電壓和電流的正交信號，但無法消除直流分量。當(dāng)輸出信號帶有直流分量干擾時，會放大逆變器輸出中的直流信號。許多學(xué)者針對SOGI的低次諧波衰減能力進行了改進。文獻[10]通過增加求差節(jié)點和自適應(yīng)濾波器可以快速檢測電壓的幅值和基波頻率，并濾除諧波和消除直流分量。文獻[11]提出CSOGI方法來消除直流分量。文獻[12]揭示了連接SOGI模塊與PLL/FLL頻率反饋路徑差異導(dǎo)致的穩(wěn)定性問題。

本文提出了一種新型的下垂控制策略。通過引入虛擬電感使線路阻抗呈現(xiàn)感性，實現(xiàn)兩臺逆變器的總阻抗近似相等；同時在下垂公式中引入動態(tài)補償策略，對有功控制環(huán)中的頻率和無功控制環(huán)中的電壓進行自適應(yīng)補償；在功率環(huán)中采用CSOGI-QSG模塊消除直流信號對功率計算結(jié)果的干擾。通過MATLAB/Simulink平臺進行仿真分析，同時搭建實驗平臺驗證，結(jié)果表明經(jīng)過動態(tài)補償后，有功和無功功率的均分效果明顯提高。


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http://ihrv.cn/resource/share/2000006130


作者信息：

薛家祥1，張姣姣1，金禮2

（1.華南理工大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；

2.貴州民族大學(xué) 物理與機電工程學(xué)院，貴州 貴陽 550000）


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