我的目的是想学习和了解微电网中逆变器的并联控制方法,经过一段时间的查阅文献,我了解到目前并联控制的实现在文献中出现频次较高的方法是:一种是下垂控制和输出增加虚拟阻抗的方法,使得输出阻抗呈感性来优化并联性能,另外一种是虚拟同步发电机 VSG 的方法,引入 VSG 的惯性环节来优化并联性能。

 

因此我需要首先建立下垂控制的仿真模型来对其进行测试,在之前已经分别完成了闭环逆变器控制《一种基于 dq 双闭环控制的离网逆变器的仿真实现》,下垂控制原理《基于下垂控制的逆变器并联的原理,实现和仿真 P1》,下垂控制的仿真测试《一种基于下垂控制和增加虚拟阻抗的逆变器并联仿真实现》。本次将简单介绍基于瞬功率理论 PQ 控制的并网逆变器的基本实现,后面在继续更新并离网切换的一些控制问题,必须要说明的是,逆变器这一块我是最近才开始学习,如果有错误还请各位大佬帮忙指点,谢谢。

 

瞬功率理论由赤木泰文于 1984 年首次提出,基于这个理论衍生出了很多应用,如并网逆变器,谐波补偿等等。在这里我就直接应用专家提出的 PQ 计算方法来实现逆变器的并网控制,本模型是常规操作,只是为了验证一下控制方法和参数的思考。更多高阶操作和控制方法后面有了新的认识后会继续更新。

 

下图是《瞬时功率理论及其在电力调节中的应用》书中第三章的摘录:

 

 

所以可以根据上诉理论来建立静止坐标系来计算出三相电的 PQ 有功和无功功率:

 

 

在静止坐标系计算完后在经过一个低带宽的低通滤波得到 PQ 的输出为可见下图,在静止坐标系计算还有个好处就是无需锁相环,提升了 PQ 计算的可靠性,毕竟还要用于闭环控制。

 

 

得到系统的 PQ 后,就把它当作外环的控制目标,与整流模式不同,并网时候外环控制 PQ。再把外环的输出用于控制电感电流 Idq,这一点与整流模式一致,所以了解到基本的控制框架后可以建立功率控制的模型,可见下图所示。内环输出控制 dq 由锁相环提供的角度转为 abc,使用 SVM 调制后输出 PWM。

 

 

由于三电平需要考虑直流侧的中点电压平衡,所以这里还是引入了利用小矢量控制流入和流出中点电流的控制方法:

 

 

使用闭环控制电压电容的电压差,然后修改注入的信号幅度用以实现中点电压平衡:

 

 

系统实现:

 

 

运行:系统设置的 P/Q 均可以控制。

 

 

PQ 和 Idq:

 

 

小结:根据瞬时功率理论简单实现了外环 PQ 内环 idq 的并网逆变器控制方法,但是对不平衡电网的策略,谐波电流抑制,控制参数设计,环路稳定性分析等更多技术细节问题,我将在后面逐步更新,谢谢观看。

 

必须要说明的是,逆变器这一块我是最近才开始学习,如果有错误还请各位大佬帮忙指点,谢谢。

 

参考文献:

1,瞬时功率理论及其在电力调节中的应用(日)赤木泰文,(巴西)埃德森,(巴西)毛立赛机械工业出版社 2009/07