电流控制策略,基于微电网逆变器的并行操作

M.Bavithra¹Belwin j·布兰蕾²

PG学生(PED),部门EEE, B。Tamilnadu年代阿布杜尔•拉赫曼大学,钦奈,印度¹
助理教授,EEE称,B。Tamilnadu年代阿布杜尔•拉赫曼大学,钦奈,印度²

文摘

在本文中,一个新的控制方法的并行操作操作提出了基于LV的微电网逆变器。这种新方法可以应用到inverter-based微电网使用可再生能源,由于偏远地区通信电线是不可靠的。提出的策略是基于先进的下垂控制技术,只有本地测量值作为反馈。不幸的是,取舍之间瞬态响应和传统的权力分享准确性电压和频率下垂控制方法。此外,逆变器的输出和线路阻抗对权力分享的准确性带来了极大的影响。本文探讨了电阻并联逆变器的输出阻抗和线路阻抗在岛屿的微电网。活性和无功输出电流作为控制变量,以限制电流峰值在最初和瞬态状态。此外,derivate-integral方面介绍了提高逆变器的动态响应。给出仿真结果和波形来验证提出的控制策略。

关键字

微电网,下垂控制,权力分享,平行的逆变器。

介绍

从工商部门迅速增长的能源需求,特别是在当前的高油价,气候稳定同时减少能源和环境变化的担忧增加,造成快速发展分布式发电系统的基于可再生能源(dpg)。最近的一个概念是集团dpg和相关的当地负荷共同形成一个小型电力系统称为微型智能电网"。此外,改善微型电网的控制能力和操作特性带来的环境效益和经济效益。微型电网的引入改善电能质量,降低输电线路拥堵,减少排放和能量损失,并有效地促进可再生能源的利用率。非线性和/或不平衡负载可以代表一个高比例的小规模的总负载系统,微型电网的电能质量是主要的问题[1]。微型电网的microsources小(< 100千瓦)单位powerelectronic接口。这些来源(通常是微型燃气轮机、光伏电池板和燃料电池)被放置在客户网站。大部分的单需要电力电子接口连接到微型智能电网" [2 - 6]。因此,逆变器采用orac-dc-ac转换器连接的各级地方交流总线为了分享加载正确。现场分布式发电、通信wireinterconnections通常是不经济的,和系统可靠性退化是由于那些长distancecommunication电线。 As a result, lots of wireless controlstrategies based on the droop method are developed [7-9]. For inverter-based autonomous microgrid, the droop control is widely used to regulate the power flow according to the local information without requiring any communication. An ideal droop control should provide the fast and accurate power sharing without affecting the voltage and frequency at the point of common coupling (PCC).

传统的下垂控制只需要考虑逆变器输出电感和电阻的滤波电感通常被忽略。然而,ESR的权力分享准确性有很大影响逆变器。的线路阻抗包含电阻和电感也贡献很大一部分的总阻抗逆变器。在低压微型电网的阻力甚至可能采取的主要部分线路阻抗[9]。正交变换的活跃和无功功率的逆变器是消除阻力的影响,保持活跃和无功功率的解耦特性[7]。许多下垂控制方法以积极和无功功率为控制变量(11、12),这可能导致在初始和瞬态电流峰值状态或冲击电流在电网故障。在[7],活跃和无功电流作为控制变量,因此当前峰值可能是有限的。传统下垂控制,瞬态响应和权力分享精度是由下垂系数决定的。不幸的是,动态响应和权力分享准确性不满意当只使用简单的频率和电压下垂控制[8]。在本文中,一种改进的下垂控制策略isproposed提高并联逆变器的动态性能没有沟通wireinterconnections微型电网。 A wireless controller is developed by taking the active and reactive current as the control variables, an orthogonal transform of the control variables is taken for decoupled control inorder to ensure the power sharing accuracy, and additional terms are added to the droop controller to enhance the dynamic performance. Simulation results and waveforms are given to validate the proposed control strategy.

结构的微型智能电网"

一个典型的微型智能电网"图1所示,包括光伏电池板、风力发电机、电池、超级电容器、电化学存储和微型涡轮机。因为大多数微源的直流形式或需要转换成直流形式首先,电压源逆变器是最重要的对于每个微源。可以描述为一个电压源逆变器连接到交流总线通过复杂的阻抗。并联逆变器是微型电网的基本方面。

回顾传统下垂控制

下垂控制力量的使用有着悠久的历史同步发电机在电力系统的控制。最近,它已被用于并联逆变器的控制,尤其是在基于逆变器的微型电网。

中间传输线的阻抗Z和注入功率是S = P +金桥。这里P是真正的力量,是无功功率和E U输出电压的大小。以下将提供传统功率下垂方案的简要回顾。

对架空线XR,这意味着R可能被忽视。如果功率角很小,那么罪= cos = 1。方程(6)和(7)

换句话说,有功功率是moredependent功率角(频率)变异,而导入无功功率气对输出电压的大小的变化更敏感。这就是为什么p和q v下垂controlschemes广泛应用于电力系统。同时,改变频率会导致相位误差的动态变化δ。因此,传统的下垂控制方法开发了基于有功功率和无功功率的解耦控制通过输出频率和电压幅值。

在(10)和(11),ω0和情况是逆变器输出角频率和电压幅值没有负载,P0和Q0是参考的活性和无功功率,kp和kqare下垂系数的频率和电压幅值,分别。对于一个给定的操作点,只有两个下垂系数kp和kqcan调整改变权力分享传统下垂控制精度和动态响应,和逆变器输出阻抗的电阻或线路阻抗是忽略了在低压微型电网条件下必须考虑。频率和电压下垂控制特征图形在图3所示。传统的下垂控制工作只有在假设线路阻抗主要归纳。因此,传统的下垂控制方法为微型电网应用程序需要改进。

提出了控制策略

而不是主动和无功功率,有功电流和无功电流获得(7)作为控制变量,以减少当前峰值由于初始相位误差或电网故障。

在低压微型电网线路电阻是不能忽视的,因为R / X ratioof传输线是相对较高的如表1所示。在这种情况下,传统的功率下垂控制可能遭受贫穷的功率解耦和权力分享。因此,活动和无功电流耦合线电阻和电感。正交变换是拍摄获得的解耦控制变量(8)。可以看出,新的控制变量Ia的逆变器输出电压相位误差成正比δE和Ir与振幅成正比当δ很小。如第三部分中所述,传统的下垂控制方法提出了一种解耦特性之间P, Q和δE的忽略了线路电阻。提出的策略将Ia和红外的考虑线路电阻,因此,它适用于微型智能电网"应用程序。

提出控制图形显示在图4中,Ia0和Ir0转换后的主动和被动currentreference,ω0和情况是逆变器输出角频率和电压幅值没有负载,Vref是逆变器输出电压参考合成了ω和大肠三相瞬时功率理论[13]是用来计算逆变器输出有功功率P和无功功率q矩阵解耦控制T是正交变换(14)。给出的下垂的功能提出了战略(15)和(16)。

说明,提出了下垂控制策略需要转换后的有功电流Ia和无功电流红外控制变量,和积分-微分项添加到下垂函数来提高逆变器的动态响应。这是图4中以图形的方式说明了。系数提出了控制器的设计可以通过计算小信号δ函数(14)一个¯½(16),并使用根轨迹方法遵守这些系数对系统动力学的影响。

的整体图提出的控制方案在三相电压源逆变器应用程序中使用givengraphically在图5。见过,只有uabc逆变器输出电压和输出电流iabcwhich本地可测量的使用来实现该控制方案。反馈的控制方案可以实现信息转换成数字值第一次和功率计算。然后转换活动,无功电流计算实现下垂控制算法和控制权力分享,最后产生的PWM驱动信号是通过内部的电压调节控制。

仿真结果

并行连接的电压源逆变器是微型电网的基本元素。因此,两个平行的连接三相逆变器系统设计如图6所示,共同交流总线连接的负载两个逆变器。模拟来验证所提出的控制方案,在此基础上进行配置,提出了控制方案。使用MATLAB / SIMULINK仿真完成。

两个并联逆变器的动态响应的仿真结果给出了Fig.8表明了控制策略的有效性。在图8中我),逆变器1和逆变器2是平行的连接和运行20千瓦负荷,和普通线性负载减少10千瓦0.08 s。首先在图8 ii)逆变器运行10千瓦和普通负载增加到20千瓦0.8 s。在图9中逆变器的动态响应和非线性负载。仿真结果表明,该并行连接逆变器能够正确地分享其加载在一个周期的一半。循环电流i1-i2is小当系统解决稳态。当前峰值大大减少,更好的近似。

结论

本文提出了一种改进的下垂控制策略在微型电网并联逆变器。逆变器输出阻抗的电阻和线路阻抗对权力分享的准确性。申请一个正交变换解耦活跃和无功电流控制。当前的峰值是真正减少控制和无功功率。此外,导数和积分项添加到下垂函数来提高逆变器的动态性能。给出仿真结果和波形验证theproposed控制策略的有效性。

表乍一看

表1

数据乍一看


图1	图2	图3	图4	图5


图6	图7	图8	图9

引用

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