离网模式下逆变器接口的控制策略

随着煤、石油等不可再生能源的消耗,能源危机成为人们不得不面对的问题,而太阳能、风能等能源的可再生性给解决这个问题提供了新思路。分布式发电迅速崛起,然而由于新能源的随机性和间歇性,分布式发电向传统电网接入成为新问题。一些科学家提出将这些分布式新能源与一些储能单位整合成一个有机的整体共同控制,因此产生了微网的概念。微网的稳定运行离不开合理的控制技术,因此对微网中微源控制的研究十分有必要。 微网中微源接口包括传统的发电机型接口和逆变器型接口,由于新能源大多采用逆变器型接口并网,因此本文的主要研究对象是逆变器型微源及其并联系统的控制方式。逆变器型微源的接口控制方式包括恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制。下垂控制能够利用本地信息控制,通信要求较低,是本文研究的主体,同时恒压恒频控制在稳定频率和电压方面起到重要作用,本文也对其进行了仿真和研究。 传统下垂控制中并未对线路阻抗进行合理分析和考虑,当线路阻抗为感性时有功和无功功率才能解耦和正确控制,而低压微网中线路阻抗为阻性,使用传统下垂控制会导致有功和无功功率耦合,此外由于线路电压降的不同,无功功率不能够按照设定的比例分配,这会使一些微源超过容量或出现严重的过流,对微源造成损害。针对低压微网中传统下垂控制无法适用的问题,本文在相关文献无功功率理论基础上,推得逆变器无功功率输出与负载端电压的线性关系,提出了一种改进的下垂控制方法。该方法将线路阻抗看做逆变器内阻的一部分,测量负载端的电压作为电压电流双闭环控制的参考信号,并添加虚拟电感调节线路阻抗的性质,使有功和无功功率解耦。最后对改进下垂控制的功率控制模块、虚拟阻抗模块和电压电流双闭环模块进行了设计和分析。 在Matlab/Simulink软件环境下的仿真结果验证了该控制方法的有效性。