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随着全球能源短缺以及用电需求的日益增长,分布式发电受到人们的广泛关注。为了减少分布式电源接入对主网的不利影响,微电网结构应运而生。多台以逆变器为接口的分布式电源在公共连接点处并入微电网就构成了多逆变器并联运行环境,因此微电网中多逆变器并联运行普遍存在。逆变器并联控制方式多种多样,其中下垂控制法是一种无互联信号线控制技术,相比其它控制方式而言,下垂控制具有系统结构简单,冗余性和可靠性高的优点,因此得到了广泛的应用。然而采用下垂控制的多逆变器并联运行时,当各逆变器系统等效阻抗不匹配时,会使得并联逆变器间产生较大的环流,如何有效的抑制环流,提高负载功率均分精度,使得并联逆变器更加可靠的运行,这是本课题的研究重点。
本课题以两台单相全桥逆变器并联系统作为研究对象,首先从逆变器输出功率计算、下垂控制原理以及电压电流双环控制策略三方面简要分析了逆变器并联系统的控制策略。重点从并联逆变器的等效模型入手,深入分析了低压微电网中环流的产生机理9得出低压微电网中各并联逆变器系统等效阻抗不匹配是导致系统产生环流的主要原因,且系统中存在有功功率与无功功率的耦合问题。基于此,本文采用虚拟电容法使系统等效阻抗呈容性,实现系统输出有功功率与无功功率的解耦,同时加入与容量相匹配的虚拟电容值来抑制并联逆变器间的无功环流。从原理上推导了虚拟电容法对系统环流的抑制机理,对虚拟电容的取值及其对系统性能的影响进行了分析,且简单分析了虚拟电容的无功补偿作用。在此基础上9分析了逆变器采用LC和LCL滤波器对其输出环流高频分量的影响,选择采用LCL滤波器抑制并联逆变器的高频谐波环流。最后,分析了并联逆变器同步调制与异步调制的优缺点,选择同步调制和同步并联运行控制相结合的控制方法进一步抑制并联逆变器间的环流。
为了验证上述系统控制方法的正确性,采用PSIM仿真软件建立了两台单相全桥逆变器并联仿真模型,并且搭建了两台单相全桥逆变器并联系统实验平台。完成了软件程序的编写和调试,并对本文所设计的控制策略进行了验证,实验结果表明了所提控制策略的有效性与可行性。
本课题以两台单相全桥逆变器并联系统作为研究对象,首先从逆变器输出功率计算、下垂控制原理以及电压电流双环控制策略三方面简要分析了逆变器并联系统的控制策略。重点从并联逆变器的等效模型入手,深入分析了低压微电网中环流的产生机理9得出低压微电网中各并联逆变器系统等效阻抗不匹配是导致系统产生环流的主要原因,且系统中存在有功功率与无功功率的耦合问题。基于此,本文采用虚拟电容法使系统等效阻抗呈容性,实现系统输出有功功率与无功功率的解耦,同时加入与容量相匹配的虚拟电容值来抑制并联逆变器间的无功环流。从原理上推导了虚拟电容法对系统环流的抑制机理,对虚拟电容的取值及其对系统性能的影响进行了分析,且简单分析了虚拟电容的无功补偿作用。在此基础上9分析了逆变器采用LC和LCL滤波器对其输出环流高频分量的影响,选择采用LCL滤波器抑制并联逆变器的高频谐波环流。最后,分析了并联逆变器同步调制与异步调制的优缺点,选择同步调制和同步并联运行控制相结合的控制方法进一步抑制并联逆变器间的环流。
为了验证上述系统控制方法的正确性,采用PSIM仿真软件建立了两台单相全桥逆变器并联仿真模型,并且搭建了两台单相全桥逆变器并联系统实验平台。完成了软件程序的编写和调试,并对本文所设计的控制策略进行了验证,实验结果表明了所提控制策略的有效性与可行性。