适用于微网的无通信不等容并联逆变器负荷分担精确控制技术研究

For droop control in microgrid,droop coefficient is chosen inversely proportional to inverters' capacity so that inverters can share load according to their capacity. The present research show that this can not ensure accurate reactive power sharing.In microgrid, capacity of inverters maybe unequal or differs greatly, which implies that droop coefficients difference are also great. This may decrease reactive power sharing accuracy and leads to an unfavorable consequence that inverters with higher capacity may share lower reactive power while inverters with lower capcacity may share higher reactive power.The research will focus on a wireless accurate power sharing strategy for unequal capacity parallel inverters.Key factors for power sharing will be analyzed and solutions for accurate power sharing will be found. Quantitative relationship between virtual impedance and power sharing will be analyzed.With P-f droop preserved and Q-V droop replaced by a new control method to improve reactive power sharing accuracy, a wireless power sharing strategy which can achieve accurate active and reactive power sharing will be proposed. A feedback variable will be proposed to adjust frequency. The variable is high during transient process,ensuring rapid feedback. During stable state, the varible is low to ensure lower frequency deviation. A strategy which can ensure accurate power sharing as well as lower frequency deviation will be got.

P-f,Q-V下垂控制是微网常用控制方法，一般按额定容量的反比选择下垂系数以使逆变器按容量比例承担有功和无功负荷,该方法存在无功负荷分担误差。微网中逆变器的容量可能不相等，甚至差异很大，下垂系数差异也极大，导致无功负荷分担误差放大，可能出现容量大的逆变器承担无功负荷小，容量小的逆变器承担无功负荷反而大的现象。本课题研究不等容逆变器并联时的负荷按比例分担问题，分析无功负荷分担比例的决定因素，确定无功负荷按比例分担的解决思路。利用现有的虚拟阻抗技术，研究虚拟阻抗与负荷分担之间的定量关系；保留P-f下垂，舍弃Q-V下垂并研究其替代方法以提高无功分担精度，进而同时实现有功和无功负荷按比例分担的精确控制；在此基础上研究一种新状态反馈量以调节f，该状态量在暂态过程中较大，有利于迅速调节；稳态时较小，有利于大幅减小稳态频率偏差，最终得到能同时实现有功和无功负荷按比例精确分担且具有较小稳态频率偏差的方法。

P-f, Q-V下垂控制是微网常用控制方法， 该方法存在无功负荷分担误差。微网中逆变器的容量可能不相等，甚至差异很大，导致无功负荷分担误差放大。本课题研究不等容逆变器并联时的负荷按比例分担问题，分析虚拟阻抗与负荷分担之间的定量关系；保留P-f下垂，舍弃Q-V下垂并研究其替代方法以提高无功分担精度，进而同时实现有功和无功负荷按比例分担的精确控制；在此基础上研究一种新状态反馈量以调节f，该状态反馈量在暂态过程中较大，有利于迅速调节；稳态时较小，有利于大幅减小稳态频率偏差，最终得到能同时实现有功和无功负荷按比例精确分担且具有较小稳态频率偏差的方法。. 该课题的研究内容包括：（1）研究逆变电源输出功率和虚拟阻抗控制参数的关系；（2）研究不等容并联逆变电源负荷按比例分担精确控制方法，保留P-f下垂以实现有功的按比例分担，研究基于本地状态量的中间变量构造方法，利用中间变量建立任意两台逆变电源无功之间的数学关系，在此基础上研究虚拟阻抗控制参数的配置方法，以较高精度实现无功负荷的按比例分担；（3）研究减小微网频率偏差的控制方法，研究广义有功和广义无功的构造方法，在动态过程中广义有功很大，确保调节的迅速性，使微网稳定；稳态时广义有功很小，使稳态频率偏差大幅减小，研究控制参数的配制方法，实现有功和无功负荷的按比例分担；（4）利用Matlab进行了仿真研究，搭建硬件平台对控制方法进行验证，进行了两台单相，电压为150V的并联逆变器的实验。. 本课题对上述内容进行了研究，得出以下结论：（1）逆变电源输出有功和无功均和其虚拟阻抗大小成反比。（2）保留P-f下垂并舍弃Q-V下垂，按照逆变器额定容量的反比选择虚拟阻抗大小，可同时实现有功和无功的按比例分担。（3）基于功率坐标变化的逆变电源并联运行控制方法，可实现有功和无功按比例分担并基本消除稳态频率偏差。（4）将相角下垂和功率坐标变换相结合，可以同时实现有功和无功按比例分担并大幅减小电压偏差。（5）仿真和实验证明了本文方法的有效性。. 本课题在EI核心期刊上发表论文2篇，申请发明专利2项，其中1项已经受理。本课题解决了不等容逆变器并联运行时有功和无功负荷的按比例分担问题，以及虚拟阻抗控制法中的电压偏差问题，可用于孤立微网和UPS的控制中。