基于虚拟复阻抗的低压微电网并联逆变器改进下垂控制策略研究

随着分布式发电系统的日益扩大,当今社会对微电网运行的稳定性及电能质量的要求越来越高,而微电网中各分布式电源并联运行的可靠性是决定微电网能否稳定运行的关键因素。逆变器作为分布式发电系统之间以及微电源与本地负载、大电网之间连接的桥梁,其并联运行的安全稳定至关重要。由于分布式电源大多靠近用户侧,电压等级较低,因此低压微电网中逆变器的并联运行成为当今研究领域的热点。本文主要对低压微电网中单相逆变器并联控制策略进行研究。在逆变器的并联控制中,无互联通信线的控制方法具有较高的冗余度及灵活性,该控制方法中最常用的是下垂控制。由于传统的fP-、VQ-下垂控制方法仅适用于中高压电网下系统阻抗为感性的场合,而低压微电网的线路阻抗为阻性,为解决低压微电网中系统阻抗为阻感性导致的有功功率和无功功率出现耦合的问题,本文引入虚拟复阻抗将系统等效输出阻抗设计为阻性,在此过程中通过矢量图分析法对引入的虚拟阻抗及逆变器的等效输出阻抗进行分析,从而提高所引入虚拟阻抗的精确性,使系统的有功功率和无功功率实现较好的解耦。在阻性系统阻抗下,系统的有功功率与电压近似成比例,无功功率与频率近似成比例,因此,相应的下垂控制方法由原来的fP-、VQ-下垂控制更改为VP-、fQ-下垂控制法。由于各微电源分布位置的不同,各分布式发电系统到负载端的距离也有所差异,这就导致彼此间的线路阻抗不同,而线路阻抗的不同就会使各分布式电源的输出功率无法均分,容易导致系统中有些电源出现过载的情况,从而影响微电网的稳定运行。因此本文提出一种应用于低压微电网的改进下垂控制方法,通过在VP-下垂控制中引入PI调节器,将原来的固定下垂系数改为变下垂系数,从而实现不同线路阻抗系统自适应调节下垂系数以使得有功功率得到较好的均分。最后本文通过Matlab/Simulink仿真软件对系统进行仿真。仿真结果表明,在负载突变以及系统线路阻抗出现不同程度差异的情况下,改进控制方法仍然可以更精确地实现逆变器系统输出功率的均分。