劉 斌 盧雄偉 熊 勇 謝積錦 伍家駒

(1.南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院 南昌 330063 2.科華恒盛股份有限公司 廈門 361006 3.欽州學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 欽州 535000)

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求也在迅速增長(zhǎng)，但一味地?cái)U(kuò)大電網(wǎng)規(guī)模不能滿足電力供應(yīng)的要求。20世紀(jì)60年代的幾次大型停電事故引發(fā)了科研人員對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)潛在效益的重視。分布式電源盡管優(yōu)點(diǎn)突出，但它相對(duì)于電網(wǎng)而言是一個(gè)不可控源，微電網(wǎng)便是在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。它從系統(tǒng)角度出發(fā)將分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等模塊看成一個(gè)單一可控的單元，既可與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可在電網(wǎng)出現(xiàn)故障或系統(tǒng)需要脫網(wǎng)時(shí)與主網(wǎng)斷開單獨(dú)運(yùn)行。微電網(wǎng)的這種靈活可調(diào)度性，使得它可以成為未來(lái)大型電網(wǎng)的有力補(bǔ)充和有效支撐，因此，近年來(lái)關(guān)于微電網(wǎng)的研究引起了社會(huì)和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注［1-4］。

在微電網(wǎng)控制策略中，最常見的有3 種［5，6］，即在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用PQ 控制，在孤島運(yùn)行時(shí)采用V/f控制或下垂(droop)控制。由于本文側(cè)重考慮的是微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷分配問(wèn)題，而基于單個(gè)V/f 微電源主從控制方式對(duì)主控電源的容量要求較高，整個(gè)微電網(wǎng)對(duì)主電源依賴性過(guò)高，因此最終選用基于下垂控制的微電源對(duì)等控制方式作為本文負(fù)荷分配的控制策略。

此外，依據(jù)逆變器之間是否存在互聯(lián)線，可將逆變器并聯(lián)技術(shù)分為有互聯(lián)線并聯(lián)和無(wú)互聯(lián)線并聯(lián)兩大類，前者因?yàn)橛谢ヂ?lián)線的存在而限制了逆變器模塊之間的距離，相比而言無(wú)互聯(lián)線并聯(lián)技術(shù)具有更好的發(fā)展前景。其中，實(shí)現(xiàn)無(wú)互聯(lián)線并聯(lián)技術(shù)［7，8］的關(guān)鍵是按照輸出電壓幅值和頻率與輸出功率之間的下垂特性來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)給各逆變器模塊所分配的負(fù)荷。

在國(guó)內(nèi)關(guān)于無(wú)互聯(lián)線并聯(lián)技術(shù)的研究大多集中在同等功率等級(jí)的逆變器，這種傳統(tǒng)并聯(lián)技術(shù)要求系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率均分。對(duì)于非同等功率等級(jí)的逆變器無(wú)線并聯(lián)技術(shù)而言，因?yàn)榫窒到y(tǒng)負(fù)荷可能導(dǎo)致小容量逆變器無(wú)法工作，所以必須讓負(fù)荷按照正比于逆變器模塊容量的方式實(shí)現(xiàn)分配，這是近年來(lái)微電網(wǎng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。國(guó)外相關(guān)的結(jié)論不多，國(guó)內(nèi)就更少，遠(yuǎn)未達(dá)到完善的地步。

本文在介紹微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和下垂控制原理［9］的基礎(chǔ)上，首先通過(guò)對(duì)輸出電壓幅值和頻率的收斂性分析推導(dǎo)出系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界條件。然后，在系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)中，介紹了虛擬阻抗法［10］和雙環(huán)調(diào)節(jié)器［11］。針對(duì)整流非線性負(fù)載引起的電壓畸變問(wèn)題，本文采用準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器進(jìn)行諧波補(bǔ)償。最后，為驗(yàn)證以上結(jié)論與策略的正確性，利用MATLAB/Simulink 進(jìn)行了仿真，并搭建了由兩臺(tái)不同容量逆變器組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)調(diào)整下垂系數(shù)和虛擬阻抗可以較好地實(shí)現(xiàn)按逆變器容量分配負(fù)荷的目標(biāo)。

1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖1為一種典型的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，一方面由于分布式電源與交流母線之間的傳輸距離較遠(yuǎn)且長(zhǎng)度不一，因此線路阻抗不可忽略。另一方面由于分布式電源的容量有可能不一致，均分負(fù)荷的控制方法將嚴(yán)重限制微電網(wǎng)的潛力，因此本文的控制目標(biāo)是依據(jù)電源容量按比例分配負(fù)荷。此外，在實(shí)際的微電網(wǎng)系統(tǒng)中，為了更加充分地利用分布式電源的發(fā)電量，往往需要通過(guò)K5來(lái)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的能量交換。然而由于本文側(cè)重分析的是并聯(lián)逆變負(fù)荷按容分配的問(wèn)題，因此下文將圍繞微電網(wǎng)處于脫網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的情形展開討論。

圖1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 The microgrid structure

2 下垂控制原理

圖2為逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型。其中Ei為第i 臺(tái)逆變器輸出電壓的幅值(i=1，2)，σi為第i 臺(tái)逆變器輸出電壓Ei相對(duì)于交流母線電壓Eo的相位，Zi為第i 臺(tái)逆變器等效輸出阻抗，Z 為公共負(fù)載阻抗，Si、Pi和Qi分別為第i 臺(tái)逆變器輸出的復(fù)功率、有功功率和無(wú)功功率。

圖2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型Fig.2 A simplified model of the inverter parallel system

目前在逆變器的輸出阻抗設(shè)計(jì)上有3 種選擇，即阻性、感性和阻感性［12，13］。設(shè)計(jì)為純阻性，在工程上易于實(shí)現(xiàn)，且可提高非線性負(fù)載的功率分配準(zhǔn)確度;設(shè)計(jì)為純感性，則在非線性負(fù)載時(shí)會(huì)使等效阻抗變大，使逆變器輸出電壓的總諧波畸變率(THD)增加，從而降低電能質(zhì)量;設(shè)計(jì)為阻感性混合，則提高了控制的復(fù)雜程度［14］。因此，本文將等效輸出阻抗設(shè)計(jì)為阻性，近似取Zi=Roi。

此外，由于本文討論的負(fù)荷分配問(wèn)題同時(shí)包含有功功率和無(wú)功功率，故將公共負(fù)載阻抗Z 設(shè)計(jì)成阻感性負(fù)載，即第i 臺(tái)逆變器的輸出電流Ii滯后交流母線電壓Eo。

圖3為第i 臺(tái)逆變器的輸出電壓Ei與交流母線電壓Eo的相位關(guān)系［15］(i=1，2 )。

圖3 相位關(guān)系圖Fig.3 The phase diagram

從圖3可看出，逆變器的輸出復(fù)功率為

此外，由于實(shí)際的功率角σi很小，近似取cosσi=1，sinσi=σi，則有

從式(2)可以看出，在等效輸出阻抗呈阻性時(shí)，有功功率的變化主要由電壓幅值Ei決定，無(wú)功功率的變化主要由電壓相位σi決定，因此通過(guò)分別調(diào)整Ei與σi便可實(shí)現(xiàn)對(duì)有功無(wú)功的控制。此外，由于相位不方便直接進(jìn)行控制，而頻率的積分等于相位，因此可以通過(guò)調(diào)整頻率來(lái)間接控制相位。所以，最終的下垂控制方程為

式中:E*和ω*分別為兩臺(tái)逆變器輸出電壓幅值和頻率的給定;ni和mi分別為第i 臺(tái)逆變器的有功和無(wú)功下垂系數(shù)。

圖4為功率下垂控制示意圖。在阻性阻抗時(shí)，由式(4)、式(5)可知，當(dāng)逆變模塊輸出有功較大時(shí)，可以通過(guò)下垂控制使其幅值減小，從而引起有功功率的減小，最終達(dá)到并聯(lián)系統(tǒng)有功功率的平衡;當(dāng)逆變模塊輸出無(wú)功較大時(shí)，通過(guò)下垂算法控制其相位增大，從而引起無(wú)功功率的下降，最終達(dá)到并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡。

圖4 功率下垂控制示意圖Fig.4 The control schematic of power droop

由式(2)～式(5)可以得到下垂控制框圖，如圖5所示。圖中為經(jīng)下垂后合成的參考正弦值，uo和io分別為逆變器的輸出電壓和電流信號(hào)。

3 系統(tǒng)收斂性分析

3.1 比例分配有功

本節(jié)將從單臺(tái)分布式電源電壓幅值收斂的條件、穩(wěn)態(tài)時(shí)兩臺(tái)分布式電源電壓幅值相等的條件及有功功率與分布式電源額定容量成正比的條件3 個(gè)方面對(duì)比例分配有功進(jìn)行收斂性分析。此外，由式(4)進(jìn)一步可推知，電壓幅值收斂等效于有功的收斂，而穩(wěn)態(tài)時(shí)兩臺(tái)電源電壓幅值相等是實(shí)現(xiàn)按容分配有功的前提條件。

首先，分析單臺(tái)分布式電源電壓幅值收斂的條件，由式(1)和式(4)可以得到系統(tǒng)關(guān)于有功功率和電壓幅值的瞬時(shí)表達(dá)式

由式(8)和式(9)，進(jìn)一步得到變量Eik相對(duì)于穩(wěn)態(tài)量偏差的迭代式

接下來(lái)，分析穩(wěn)態(tài)時(shí)兩臺(tái)分布式電源電壓幅值相等的條件。由式(9)可知，穩(wěn)態(tài)時(shí)分布式電源電壓幅值可表示為

然而，使式(15)成立的充分條件是

最后，分析有功功率與分布式電源額定容量呈正比的條件。由于所有逆變器輸出電壓幅值的給定E*相同，且系統(tǒng)穩(wěn)定后有Ei=Ej，故從式(4)可推知

假設(shè)有功下垂系數(shù)n 滿足

式中S*為分布式電源的額定容量。聯(lián)合式(17)和式(18)便可推知有功功率與分布式電源額定容量呈正比關(guān)系

綜上所述，雖然在以上推導(dǎo)過(guò)程中出現(xiàn)的公式較多，但是可以看出，式(8)和式(9)是所有推導(dǎo)的出發(fā)點(diǎn)，而式(10)和式(15)分別是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)收斂和按容分配負(fù)荷的關(guān)鍵公式。同時(shí)也可以得出以下結(jié)論，即單個(gè)分布式電源電壓幅值的收斂條件為有功下垂系數(shù)的取值受到線路阻抗和額定電壓的限制，如式(13)所示。實(shí)現(xiàn)比例分配有功的條件為有功下垂系數(shù)和輸出阻抗均與模塊容量成反比。

3.2 比例分配無(wú)功

同理，本節(jié)將從單臺(tái)分布式電源電壓頻率收斂的條件、穩(wěn)態(tài)時(shí)兩臺(tái)分布式電源電壓頻率相等的條件及無(wú)功功率與分布式電源額定容量呈正比的條件3 個(gè)方面對(duì)比例分配無(wú)功進(jìn)行收斂性分析。此外，由式(5)進(jìn)一步可推知，電壓頻率收斂等效于無(wú)功的收斂，而穩(wěn)態(tài)時(shí)兩臺(tái)電源電壓頻率相等是實(shí)現(xiàn)按容分配無(wú)功的前提條件。

首先著重分析單臺(tái)分布式電源電壓頻率收斂的條件。設(shè)ωk為第k時(shí)刻逆變器的頻率，為第k時(shí)刻公共負(fù)載電壓的頻率，σk+1和σk分別為逆變器在第k時(shí)刻和第k+1時(shí)刻相對(duì)于公共負(fù)載電壓的相位差，則相位差σ 的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程可由圖6表示。

圖6 σk的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程Fig.6 The dynamic changing process of σk

也即

然后由式(3)與式(5)可推出逆變器i 和j 在第k時(shí)刻的頻率差值為

此外，從第3.1 節(jié)可知，穩(wěn)態(tài)時(shí)Ei≈Ej≈E，再，則式(23)變?yōu)?/p>

需要說(shuō)明的是，本文討論的范圍是在比例分配有功的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)比例分配無(wú)功。由式(3)可知，逆變器的無(wú)功大小主要由線路阻抗Roi和逆變輸出電壓相對(duì)于公共負(fù)載電壓的相位差σi決定。更準(zhǔn)確地說(shuō)，是與線路阻抗Roi呈反比，與相位差σi呈正比。從第3.1 節(jié)可知，線路阻抗與模塊容量已經(jīng)設(shè)計(jì)呈反比，因此各逆變器只有在σi相等(即趨于零)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)按比例分配無(wú)功。

接下來(lái)，分析無(wú)功功率與分布式電源額定容量呈正比的條件。由于所有逆變器輸出電壓頻率的給定ω*相同，且系統(tǒng)穩(wěn)定后有ωi=ωj，故從式(5)可推知

假設(shè)無(wú)功下垂系數(shù)m 滿足

式中S*為分布式電源的額定容量。聯(lián)合式(27)和式(28)便可推知有功功率與分布式電源額定容量呈正比關(guān)系

綜上所述，雖然在以上推導(dǎo)過(guò)程中出現(xiàn)的公式較多，但可看出式(22)和式(24)是所有推導(dǎo)的出發(fā)點(diǎn)。同時(shí)也可得出以下結(jié)論，即單個(gè)分布式電源電壓頻率收斂的條件為無(wú)功下垂系數(shù)的取值受到線路阻抗和額定電壓的限制，如式(26)。實(shí)現(xiàn)比例分配無(wú)功的條件為無(wú)功下垂系數(shù)與模塊容量呈反比。

4 系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件部分選用單相全橋，后級(jí)加入LC 濾波器以消除輸出電壓中的高次諧波。

軟件部分包括鎖相環(huán)、功率計(jì)算環(huán)、下垂控制器、虛擬阻抗環(huán)和雙環(huán)調(diào)節(jié)器等環(huán)節(jié)。其中，鎖相環(huán)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變電源之間相位的同步。虛擬阻抗環(huán)以輸出電流作為輸入，用來(lái)校正輸出阻抗近似成比例，從而滿足負(fù)荷分配的要求。下垂控制器以鎖相信號(hào)和功率計(jì)算結(jié)果作為輸入，產(chǎn)生初始給定信號(hào)，再減去虛擬阻抗環(huán)的輸出，便得到最終的逆變電壓給定信號(hào)。系統(tǒng)的主控制器，以逆變電壓給定信號(hào)作為輸入，以電感電流和電容電壓作為反饋，構(gòu)建成電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)調(diào)節(jié)器，用來(lái)產(chǎn)生單相全橋的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

當(dāng)系統(tǒng)只為線性負(fù)載供電時(shí)，逆變器閉環(huán)控制的傳遞函數(shù)可等效為

此時(shí)的逆變器系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)。只要將阻尼比ξ 的取值范圍約束在0．4～0．8(通常取0.707)，同時(shí)將ωn選擇在既要足夠大又要小于電力電子器件開關(guān)頻率的取值范圍(可選擇1 000 rad/s)，那么系統(tǒng)便可獲得較好的時(shí)域和頻域性能。

然而，當(dāng)系統(tǒng)帶RCD 或其他非線性負(fù)載時(shí)，電流中的諧波成分將通過(guò)虛擬阻抗引入電壓給定，從而導(dǎo)致輸出電壓畸變。由于諧波電流主要集中在3、5、7、9 次，因此可考慮在雙環(huán)調(diào)節(jié)器的電壓外環(huán)上并聯(lián)準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器來(lái)補(bǔ)償特定次諧波。式(31)為準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器的通用表達(dá)式。

式中:Kh為準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);ωc為帶寬;ωm為中心頻率。

雖然準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器具有一定帶寬，但即使給定頻率偏移中心頻率只有0.5 Hz，補(bǔ)償效果也將大打折扣。因此非常有必要使準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器具有自適應(yīng)性，即讓?duì)豰跟隨下垂后變化的給定頻率ωi。

本文側(cè)重于討論非同等功率等級(jí)的逆變器并聯(lián)的收斂性分析。至于自適應(yīng)準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法，由于文獻(xiàn)［16］中已出現(xiàn)較完善的方法，所以不再具體討論。

5 仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證以上的理論分析，利用MATLAB 軟件構(gòu)建了一個(gè)仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)兩臺(tái)額定容量比為1∶2 的逆變器并聯(lián)運(yùn)行(其中，DG1 的容量為2 kW，DG2 的容量為4 kW)。

仿真參數(shù)如下:DG1 的線路阻抗為0.1+j0.031 Ω，DG2 的線路阻抗為0.2+j0.016 Ω;DG1 的虛擬阻抗Rv1為1.9 Ω，DG2 的虛擬阻抗Rv2為0.8 Ω;負(fù)載阻抗為8+j1.57 Ω。

仿真過(guò)程為:0～0.2 s 空載運(yùn)行，0.2 s時(shí)投入負(fù)載。

從圖7中4 組波形的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，A 組，有功和無(wú)功的下垂系數(shù)均大于臨界值，對(duì)應(yīng)于仿真波形則是有功和無(wú)功均不收斂;B 組，有功下垂系數(shù)大于臨界值，無(wú)功下垂系數(shù)小于臨界值，對(duì)應(yīng)于仿真波形則是有功不收斂而無(wú)功收斂;C 組，有功下垂系數(shù)小于臨界值，無(wú)功下垂系數(shù)大于臨界值，對(duì)應(yīng)于仿真波形則是有功收斂而無(wú)功不收斂;D 組，有功和無(wú)功的下垂系數(shù)均小于臨界值，對(duì)應(yīng)于仿真波形則是有功和無(wú)功均收斂。因此仿真結(jié)果可驗(yàn)證第3 節(jié)的結(jié)論，即單個(gè)分布式電源電壓幅值收斂的條件為有功下垂系數(shù)小于臨界值(由式(13)計(jì)算可得);單個(gè)分布式電源電壓頻率收斂的條件為無(wú)功下垂系數(shù)小于臨界值(由式(26)計(jì)算可得)。

表14 組不同的有功和無(wú)功下垂系數(shù)Tab.1 Four different sets of active and reactive power droop factor

圖7 A、B、C、D 組下垂系數(shù)對(duì)應(yīng)的電壓電流波形和有功無(wú)功波形Fig.7 The waveform of voltage，current，active power and reactive power correspond to the droop coefficient of group A，B，C，D

從式(13)和式(26)可知，由于有功下垂系數(shù)ni和無(wú)功下垂系數(shù)mi的臨界值均與穩(wěn)態(tài)電壓幅值Eo有關(guān)，因此ni與mi之間存在耦合，也即當(dāng)ni和mi中任一系數(shù)超出臨界值時(shí)，則會(huì)引起電壓幅值偏離穩(wěn)態(tài)值Eo，進(jìn)而導(dǎo)致臨界值出現(xiàn)變動(dòng)，假如另一系數(shù)的裕量較小，那么將導(dǎo)致另一功率也不再收斂，圖7中的4 組有功和無(wú)功波形也驗(yàn)證了這一分析結(jié)論。綜上所述，保證系統(tǒng)有功功率收斂的充分條件，除了要求有功下垂系數(shù)小于臨界值之外，還需要保留一定的裕量來(lái)克服無(wú)功下垂系數(shù)對(duì)它的影響;而無(wú)功功率收斂的情形也存在同樣的要求。

此外，當(dāng)系統(tǒng)帶整流性負(fù)載(阻抗為15－j3.185 Ω)時(shí)，為了改善交流母線電壓THD，添加一個(gè)準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器進(jìn)行諧波補(bǔ)償。從圖8a 與圖8b 的對(duì)比可看出，添加準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器后，畸變的交流母線電壓得到補(bǔ)償，而實(shí)測(cè)的交流母線電壓THD 也由7.01%降為3.16%。

圖8 系統(tǒng)帶整流性負(fù)載時(shí)，有無(wú)諧波補(bǔ)償?shù)姆抡娌ㄐ蜦ig.8 When the system with a rectifier load，the simulation waveforms with and without harmonic compensation

5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，搭建了由兩臺(tái)不同容量逆變器組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，圖9為逆變器的實(shí)物圖。主電路拓?fù)錇閱蜗嗳珮颍刂菩酒瑸門MSF2802 DSP，載波頻率為19.2 kHz。

圖9 逆變器的實(shí)物圖Fig.9 The inverter physical map

在本次實(shí)驗(yàn)中，逆變器DG1 與DG2 的輸出電壓有效值均為110 V，兩者并聯(lián)之后，經(jīng)過(guò)一個(gè)1∶2 的工頻變壓器與負(fù)載相連，其中公共負(fù)載阻抗為16 Ω，可計(jì)算出并聯(lián)系統(tǒng)的總功率為3 kW。設(shè)計(jì)目標(biāo)為DG1與DG2分配負(fù)荷之比為1∶2。在控制器中，將DG1 與DG2 的虛擬阻抗分別設(shè)置為3 Ω 和1.5 Ω，可計(jì)算出收斂的臨界下垂系數(shù)分別為n1≈0.002 V/W，m1≈0.012 rad/s/var，n2≈0.001 V/W，m2≈0.006 rad/s/var。在程序中，取m1≈0.001 2 rad/s/var，m2≈0.000 6 rad/s/var，為了驗(yàn)證有功下垂系數(shù)對(duì)電壓幅值收斂性的影響，將兩臺(tái)逆變器有功下垂系數(shù)的初值分別設(shè)置為0.002 V/W 和0.001 V/W。然后等待系統(tǒng)穩(wěn)定工作10 s 左右，便將有功下垂系數(shù)分別調(diào)整為0.06 V/W 和0.03 V/W，此時(shí)并聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)波形將出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，如圖10a 所示。接著讓系統(tǒng)在振蕩狀態(tài)下工作2 s 左右，便將有功下垂系統(tǒng)回歸初值，此時(shí)并聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)波形將恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，如圖10b 所示。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以驗(yàn)證第3 節(jié)關(guān)于系統(tǒng)收斂性分析的結(jié)論。

圖10 并聯(lián)系統(tǒng)發(fā)散和收斂過(guò)程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)波形Fig.10 The experimental waveforms when the divergence and convergence process of the parallel system

此外，為了驗(yàn)證準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器改善交流母線電壓THD 的效果，做了一個(gè)添加準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器前后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如圖11所示。從實(shí)驗(yàn)波形可看出，畸變的交流母線電壓得到補(bǔ)償，而實(shí)測(cè)的THD 也由7.05% 降為3.28%。

圖11 系統(tǒng)帶整流性負(fù)載時(shí)，有無(wú)諧波補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)波形Fig.11 When the system with a rectifier load，the experimental waveforms with and without harmonic compensation

6 結(jié)論

本文圍繞功率下垂控制原理對(duì)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的按容分配負(fù)荷問(wèn)題展開了討論。首先，通過(guò)對(duì)輸出電壓幅值和頻率進(jìn)行收斂性分析，推導(dǎo)出系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界條件。然后引入虛擬阻抗環(huán)和雙環(huán)調(diào)節(jié)器構(gòu)建一個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的仿真平臺(tái)，對(duì)理論分析進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證，從圖7中4 組波形的對(duì)比可知，單個(gè)分布式電源電壓幅值收斂的條件為有功下垂系數(shù)小于臨界值，單個(gè)分布式電源電壓頻率收斂的條件為無(wú)功下垂系數(shù)小于臨界值。此外針對(duì)整流非線性負(fù)載引起輸出電壓畸變問(wèn)題，本文采用準(zhǔn)諧振調(diào)節(jié)器進(jìn)行諧波補(bǔ)償，圖8中的2 組仿真波形可說(shuō)明補(bǔ)償效果。最后搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證。

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