下垂控制通过模拟同步发电机的自同步和电压下垂特性,可以实现多个逆变器的无通讯并联。只需采样各个逆变器的输出电压和电流,根据下垂控制策略就能实现多逆变器模块的同步,均流运行。

 

下面是来自《一种微电网多逆变器并联运行控制策略 张庆海》关于下垂控制讲的比较清晰易懂的部分,我们可以先来了解一下基本的原理。

 

下图是含有 2 个分布式电源的微电网简化原理图:

 

 

有功功率和无功功率分别为:

 

 

看完论文后通俗的讲,下垂控制就是随着负载增大后根据下垂系数各自改变各自的输出幅度和相角,来实现 P 和 Q 的均分。但是随着采样和线路阻抗的原因,一定会影响均流性能,这都是后续要讨论的话题。在这里只聊聊最基本的下垂控制实现哈。

 

三相电网的 PQ 可以通过下式计算得出:

 

 

所以单相电网也可以参考这个算法,只需要在虚拟出一个正交的 beta 出来,所以可以使用 sogi 的方法得到,也可以直接用微分器重建一个正弦波出来。

 

关于 sogi 的实现可见:《一种应用于三相电网的双 SOGI 锁相环实现方法和仿真》。

 

 

S1: PQ 计算是实现下垂控制的第一步,模型可见:

 

 

运行输出:

 

 

单相 PQ 计算:

 

 

使用 2 个 LPF 后输出:

 

 

S2: 根据下垂控制公式分别计算幅值和相角,相角度的计算类似于锁相环中的实现:

 

 

S3:为了快速测试下垂控制性能这里使用压控电压源来模拟逆变器的功率级,后续会补上逆变器的部分。总体模型如下,测量 PCC 点的电压用来做计算 PQ。各自计算输出的 Vd-set 和 theta 经过 dq>abc 变换得到 abc 三个调制波。

 

 

在阻性负载下测试均流性能,可见在轻负载时频率要高于重负载时,PQ 均流都很不错。

 

 

在 RCD 负载时测试,可见 PQ 依然可以很好的均流:

 

 

小结:简单的介绍了最基础的下垂控制的实现原理和仿真模型,并对线性和非线性负载做了测试,发现使用下垂控制 PQ 确实能实现非常不错的并联均流效果。这里为了快速了解下垂控制实现,用了可控电压源代替逆变器,后面会用逆变器来进行测试。

 

致谢:蓝狐大大,小欧大大,在我学习下垂控制上给予了非常大的帮助。

 

参考文献:

1,一种微电网多逆变器并联运行控制策略 张庆海 彭楚武 陈燕东 金国彬

罗安 湖南大学电气与信息工程学院

感谢各位观看,有关下垂控制的技术问题,可以与我继续交流,谢谢。