功率下垂控制原理对逆变器并联系统的按容分配负荷问题
(完整版)逆变器的下垂控制
下垂控制的原理是什么。
？下垂控制是并网逆变器的常用控制原理，但是具体下垂控制的深层原理和物理含义是什么啊？查到的几乎所有的文献对此都是基于下垂控制XXXX、仿照同步发电机下垂特性XXXX，却没有一个真正说清楚仿照哪了，电机书上对同步发电机的下垂特性也没讲清楚其物理原理。
向各位知乎大神求教，我看网上也有很多问这个的却没有一个回答说清楚的。
添加评论分享简单来说，所谓下垂控制就是选择与传统发电机相似的频率一次下垂特性曲线（Droop Character）作为微源的控制方式，即分别通过P/f下垂控制和Q/V下垂控制来获取稳定的频率和电压，这种控制方法对微源输出的有功功率和无功功率分别进行控制，无需机组间的通信协调，实现了微源即插即用和对等控制的目标，保证了孤岛下微电网内电力平衡和频率的统一，具有简单可靠的特点。
——————————————————————————————————————————补充说一说。
学过电机学都知道，发电机有个功角特性曲线，其中凸极同步发电机的无功功率表达式是：有功功率表达式：我们可以看出，通过控制U和功角来控制有功功率P和无功功率Q。
那么反过来，可以通过控制有功功率P和无功功率Q来控制U和功角所以，微电网中的常规下垂控制是通过模拟传统发电机的下垂特性，实现微电网中微电源的并联运行。
其实质为：各逆变单元检测自身输出功率，通过下垂特性得到输出电压频率和幅值的指令值，然后各自反相微调其输出电压幅值和频率以达到系统有功和无功功率的合理分配。
逆变器输出电压频率和幅值的下垂特性为：其中w0，U0分别为逆变器输出的额定角频率，额定电压。
kp，kq为逆变器下垂系数。
P,Q 分别为逆变器实际输出的有功功率和无功功率。
P0，Q0分别为逆变器额定有功和无功功率。
由上式我们可以得到三相逆变器常规的P-f 和Q-U 下垂控制框图。
注：常规下垂控制是在系统并联逆变器的输出端等效阻抗为大电感的条件下推导得到的。
逆变器下垂控制原理及控制方法
2.逆变器并联下垂控制原理:图1中,运用电路理论的知识，并忽略阻抗Z (“和 %中的阻性部分，可得出逆变器1输出地有功功率 和无功功率的表达式为：VycosA^-V 2Q = 在并联逆变器输出电压相角"很小的情况下，和cos △©al 成立。
将其代入有功功率和无功功率的公式可以知, 逆变器输出地有功功率主要由相角差决定，而无功功率主要由幅值比决定。
基于以上分析，在逆变器并联系统中可以借助同步发电机的自下垂特性，引入有功功率和无功功率的调节作用，分别来调节逆变器输出电压 其中，纠、匕。
分别为X 台逆变器空载时输出电压的 频率和幅值，“、代分别为X 台逆变器输出电压的学 sinA®图1.两台逆变器并联运行的等效电路的幅值和频率, 即:频率、幅值的下垂系数，如下图2所示。
图2 (a) 可以看出，由于逆变器自身特性的差异所造成的逆变器并联运行时输出功率的差异随着频率和幅值下垂系数的增大而减小，但是随着下垂系数的增大电压的偏离度也会随之增大。
因此在实际设计中需要在负载均分度和电压偏离度之间进行折中考虑。
图2 (b)表明利用下垂特性选择不同的下垂系数，可以使不同容量的逆变器并联运行并按其单位容量均分负载，其下垂系数选择如下：= m2S2=…=m x S xn[S l=n1S2=-- = n x S x图2•频率和幅值下垂特性3 •控制方法：实际应用的外特性下垂并联控制方法主要是两种：一、负载电流前馈方式，二、减弱电压控制环方式。
负载电流前馈控制方法的特点是各个模块的电压调节器均为无静差的PI调节器，且电压环给定随着负载电流的增大而减小。
减弱电压环的控制框图如图3所示:图3•减弱电压环方式的控制框图减弱电压环方式比负载电流前馈方式难以设计O。
逆变电源并联技术的策略
逆变电源并联技术的策略
以下是一些常见的逆变电源并联技术策略：
1. 下垂控制法：下垂控制法是一种基于输出功率的控制方法，它通过调整逆变电源的输出电压和频率，使其根据负载需求自动分配输出功率。
这种方法简单易行，但在负载变化较大时容易出现不稳定的情况。
2. 主从控制法：主从控制法是一种基于主从关系的控制方法，其中一个逆变电源作为主电源，其他逆变电源作为从电源。
主电源负责控制系统的输出电压和频率，从电源则根据主电源的指令进行调整。
这种方法可以提高系统的稳定性，但需要一个可靠的主电源。
3. 平均电流控制法：平均电流控制法是一种基于电流的控制方法，它通过控制每个逆变电源的输出电流，使其平均分配到各个负载上。
这种方法可以提高系统的效率，但需要对每个逆变电源进行独立的控制。
4. 分布式控制法：分布式控制法是一种基于分布式控制理论的控制方法，它将系统的控制任务分配到各个逆变电源上，通过相互协作来实现系统的稳定运行。
这种方法可以提高系统的可靠性和灵活性，但需要较高的控制算法和通信协议。
总之，逆变电源并联技术的策略需要根据具体的应用场景和需求来选择，以确保系统的稳定性、可靠性和效率。
基于功率下垂特性的逆变器无线并联控制技术
式中 Ｐｉ—— —有功功率
Ｑｉ—— —无功功率
又逆变器 ｉ 的输出电流为：
（１）
ｉ"ｉ ＝
ｕｉ（ｃｏｓ!ｉ＋ｊｓｉｎ!ｉ）－ Ｕ０ ｊＸｉ
式中 !ｉ— ——系统输出电压的相位差
Ｕ０—— —空载电压幅值
整理式（２）代入式（１）可得：
（２）
"Ｓｉ ＝
ｕｉＵ０ｓｉｎ!ｉ Ｘｉ
＋ｊ ｕｉＵ０ｃｏｓ!ｉ－ Ｕ０２ Ｘｉ
基于功率下垂特性的逆变器无线并联控制技术
周玉柱， 茆美琴， 苏建徽
（合肥工业大学，安徽 合肥 ２３０００９）
摘要： 分析了基于功率下垂特性的逆变器无线并联技术的基本原理；提出了一种用于该并联系统的控制方案。
它以 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ 为主控制芯片，在两台 １ｋＶＡ／１１０Ｖ 单相逆变器上进行了实验验证。实验结果证明，在逆变器无
（２）并联逆变单元输出的 Ｑｉ 主要取决于其输出 电压的幅值，幅值高者，发出有功功率；反之，吸收有
功功率。
（３）各并联单元的输出电压相位和幅值与其输出 的 Ｐｉ 和 Ｑｉ 具有对应的近似线性耦合关系。逆变电源 的输出电压幅值可直接控制，而其相位控制则是通过
调节输出频率来实现的，即有逆变电源的输出角频率
方向为电力电子与电力传动。
满 足 Ｓ１ ＝ｎＳ２。 由 于一般线路的电
阻较小，线路阻
抗主要呈感性，
近 似 有 Ｚｉ ≈ｊＸｉ， 则逆变器 ｉ（ｉ＝１， 图中 ２ ）提 供 给 负 载 的
图 １ 等效电路 Ｚ１，Ｚ２—— —线路阻抗
Ｚ０— ——负载阻抗
复功率为：
"Ｓｉ ＝Ｐｉ＋ｊＱｉ＝Ｕ#"０ "ｉｉ
综上所述，１‰的幅值误差引起的无功环流是额
三相逆变器并联下垂控制策略的研究
三相逆变器并联下垂控制策略的研究作者：邵明生揭贵生贺云南林克文侯畅武来源：《中国科技纵横》2016年第04期【摘要】在逆变器并联系统中采用传统下垂控制实现功率均分时，由于下垂系数为常数，输出电压精度与功率均分效果间存在矛盾；同时，在突加突减负载时，输出电流易发生振荡。
为此本文提出了一种引入母线电压反馈、变下垂系数及PI控制器的改进控制策略，既解决了下垂控制固有的输出电压调整率易超标的问题，又克服了传统控制中下垂系数对电压降的影响。
构建了两台三相逆变器仿真模型，验证了该控制策略的有效性。
【关键词】三相逆变器无互连线并联母线电压改进下垂控制0绪论逆变电源广泛应用于国防科技、船舶和通讯等需要不间断供电领域，使得对其容量要求越来越高，提高系统容量的一种常用方式是多模块并联运行。
基于无互连线并联下垂控制是模拟同步发电机并网运行的自下垂特性，但逆变器与发电机存在区别。
在低压配电网中，由于逆变器与母线距离差别较大，线路阻抗不可忽略，其较高的阻感比常导致传统下垂控制不稳定。
解决该问题最直接的方法就是外接电感，但会导致系统体积增加，输出电压精度降低 [1-2]。
文献[1]根据实际输出功率动态调节下垂系数，以有效减小输出电压的波动，但当负载变化剧烈时，仍会使输出电压和频率超标。
文献[2]提出了虚拟阻抗概念，将逆变器输出电流通过虚拟阻抗反馈至电压参考值，从而灵活改变逆变器输出阻抗性质，但其大小难以确定，设置过小难以改控制效果，过大则会导致输出电压明显跌落。
为克服上述问题，本文提出一种通过变下垂系数、PI控制器及母线电压反馈共同构成的下垂控制。
通过理论分析和仿真验证，改进下垂控制能够实现对并联系统的电能质量更加灵活、更加有效的控制。
1传统下垂控制策略以两台单相逆变器并联运行为例，其简化电路如图1所示。
当等效输出阻抗呈感性时[1]，有：由图2知：当m时，，，这表明功率下垂系数越大有功功率均分效果越好，但角频率偏差越大；同理，无功功率与输出电压幅值存在类似结论。
基于下垂特性的逆变器并联技术研究_杨淑英
第25卷第2期2006年4月电工电能新技术Advanced Technology of Electrical Engineering and EnergyVol .25,No .2Apr .2006收稿日期:2005-08-17作者简介:杨淑英(1980-),男,安徽藉,博士,研究方向为电力电子电力传动;张 兴(1963-),男,上海藉,教授,硕导,博士,研究方向为电力电子电力传动;张崇巍(1945-),男,安徽藉,教授,博导,研究方向为特种电源。
基于下垂特性的逆变器并联技术研究杨淑英,张 兴,张崇巍(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009)摘要:本文分析了基于下垂特性控制的基本原理,进而对逆变器及其并联系统进行了设计。
针对用一阶惯性环节滤除功率纹波的不足,本文在功率计算中引入了二阶振荡环节,提高了系统的可控性及其动态性能。
虚拟阻抗的引入,减少了逆变器输出阻抗对并联系统的影响。
最后本文通过对两台基于DSP T MS320F2407A 的1kVA 单相PW M 逆变器的并联实验,验证了此控制方案的正确性与可行性。
关键词:无联络线并联;下垂特性;振荡环节;虚拟阻抗中图分类号:TM64 文献标识码:A 文章编号:1003-3076(2006)02-0007-041 引言随着电力电子技术的发展,对逆变器的容量及其冗余性的要求不断提高,而单台逆变器的容量和冗余性却受到限制,为了缓解这种矛盾,提高逆变器的可扩展性和冗余性[1],逆变器并联技术受到关注[1-8]。
另外,在分布式发电系统中[2,3],如由太阳能、风能、化学能等能源组成的混合能源发电系统中,逆变器的并联运行是其重要组成部分。
在传统的逆变器并联方案中,为了在各并联逆变器之间均分负载,逆变器之间需要控制联络线,即有联络线式并联系统,如相互间存在隶属关系的主从式并联系统[4]和相互间为对等关系的对等式并联系统[5]等。
这些有联络线的并联系统虽然能够较好地均分负载,但是,联络线的存在容易给系统引入干扰,进而降低了系统的可靠性;而无联络线式并联系统就克服了这一不足。
《2024年微电网逆变器PV-QF下垂控制技术的研究》范文
《微电网逆变器PV-QF下垂控制技术的研究》篇一微电网逆变器PV-QF下垂控制技术的研究一、引言随着可再生能源的快速发展和微电网技术的日益成熟，微电网逆变器作为微电网系统中的关键设备，其控制技术对于整个系统的稳定运行起着至关重要的作用。
PV/QF下垂控制技术作为微电网逆变器的一种重要控制策略，能够有效地实现分布式电源的并网与孤岛运行模式的平滑切换，提高微电网系统的可靠性和稳定性。
本文将针对微电网逆变器PV/QF下垂控制技术进行深入研究，分析其原理、优势及存在的问题，并提出相应的解决方案。
二、PV/QF下垂控制技术原理PV/QF下垂控制技术是一种基于逆变器输出功率和电压频率的下垂特性控制方法。
其中，PV代表功率下垂控制，QF代表电压和频率下垂控制。
该技术通过调整逆变器的输出功率和电压频率，实现分布式电源的自动调节和负载的均衡分配。
在微电网系统中，当主电网发生故障或需要维护时，微电网可以切换到孤岛运行模式，此时PV/QF下垂控制技术能够保证系统的稳定运行和供电的连续性。
三、PV/QF下垂控制技术的优势1. 自动调节与负载均衡：PV/QF下垂控制技术能够根据系统负载的变化自动调节逆变器的输出功率，实现负载的均衡分配，提高系统的运行效率。
2. 灵活的运行模式：该技术能够实现在线并网与孤岛运行模式的平滑切换，使得微电网系统在面对主电网故障或维护时仍能保持稳定运行。
3. 较高的可靠性：PV/QF下垂控制技术具有较强的鲁棒性，能够在不同的运行环境下保持系统的稳定性和可靠性。
四、PV/QF下垂控制技术存在的问题及解决方案1. 电压频率稳定性问题：在微电网孤岛运行时，由于负载的波动和分布式电源的出力变化，可能导致系统电压频率的波动。
为解决这一问题，可以通过引入虚拟阻抗技术，提高系统的阻尼特性，从而增强电压频率的稳定性。
2. 分布式电源的协调控制问题：在微电网系统中，多个分布式电源需要协调控制以实现负载的均衡分配。
基于改进下垂控制的并联逆变器控制策略研究
基于改进下垂控制的并联逆变器控制策略研究随着现代电力系统的快速发展和智能电网的逐步推广，电力中的能量转换和传输技术也得到了广泛关注和研究。
并联逆变器作为能量转换技术的一种重要形式，其在可再生能源电站、微电网和电动车充电站等场合得到了广泛应用。
并联逆变器的性能和控制策略直接影响到电力系统的稳定性和效率。
本文将基于改进下垂控制的并联逆变器控制策略进行深入研究。
首先，文章将介绍并联逆变器的基本原理和结构。
并联逆变器是由多个逆变器模块组成的，可以同时连接多个直流电源和交流电负载。
并联逆变器可以实现多源多负载之间的能量转换和传输，具有高效、可靠和灵活的特点。
然后，文章将详细介绍改进下垂控制策略的原理和优势。
传统的下垂控制策略主要依靠电流和电压反馈来控制逆变器的输出电压和频率，但在实际应用中存在动态响应速度慢、抗干扰能力弱等问题。
改进的下垂控制策略通过引入频率锁相环（PLL）和改进的电流控制环等技术手段，可以实现更快的动态响应和更强的抗干扰能力。
接着，文章将介绍改进下垂控制的并联逆变器控制策略的设计方法。
首先，根据系统的工作原理和控制要求，确定逆变器的控制结构和参数设置。
然后，根据改进的下垂控制策略原理，设计逆变器的频率锁相环和电流控制环，并进行参数调整和优化。
最后，使用仿真软件进行系统建模和仿真验证，验证改进下垂控制策略的性能和有效性。
在文章的下一部分，将介绍实验平台的搭建和实验数据的采集。
使用实验平台来验证改进下垂控制策略的性能和有效性，通过采集逆变器的实时输出数据和监测系统的状态参数，对控制策略的稳定性和优化性能进行评估。
通过对比实验结果和仿真结果，可以进一步验证改进下垂控制策略的优势和有效性。
最后，文章将对改进下垂控制的并联逆变器控制策略进行分析和总结。
通过实验结果的分析和对比，可以得出改进下垂控制策略在提高逆变器控制性能和系统稳定性方面的优势。
同时，文章也将对改进下垂控制策略的不足之处进行讨论，并提出改进措施和未来的研究方向。
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功率下垂控制原理对逆变器并联系统的按容分配负荷问题
南昌航空大学信息工程学院、科华恒盛股份有限公司、钦州学院物理与电子工程学院的研究人员刘斌、卢雄伟、熊勇等，在2015年第21期《电工技术学报》上撰文，对于非同等功率等级的逆变器无线并联系统而言，因为均分系统负荷可能导致小容量逆变器无法工作，所以必须让负荷按照正比于逆变器模块容量的方式实现分配。
围绕下垂控制原理，通过对输出电压幅值和频率进行收敛性分析，推导出逆变负荷按容分配的充分条件，这一充分条件对下垂控制系数的确定具有很好的指导作用。
此外，通过引入虚拟阻抗法和双环调节器，搭建了由两台不同容量的逆变器组成的微电网系统。
最后通过仿真和实验验证了该理论分析的有效性。
一方面，随着国民经济的发展，电力需求也在迅速增长，但一味地扩大电网规模不能满足电力供应的要求。
另一方面，20世纪60年代的几次大型停电事故引发了科研人员对分布式发电系统潜在效益的重视。
分布式电源尽管优点突出，但是它相对于电网而言是一个不可控源，微电网便是在这种环境下应运而生的。
它从系统角度出发将分布式电源、负荷、储能装置及控制装置等模块看成一个单一可控的单元，既可以与电网联网运行，也可以在电网出现故障或系统需要脱网时与主网断开单独运行。
微电网的这种灵活可调度性，使得它可以成为未来大型电网的有力补充和有效支撑，也正因为如此，近年来关于微电网的研究引起了社会和学术界的广泛关注。
在微电网控制策略中，最常见的有三种。
即在并网运行时采用PQ控制，在孤岛运行时采用V/f控制或者下垂（droop）控制。
由于本文侧重考虑的是微电网孤岛运行时的负荷分配问题，而基于单个V/f微电源主从控制方式对主控电源的容量要求较高，整个微电网对主电源依赖性过高，因此最终选用基于下垂控制的微电源对等控制方式作为本文负荷分配的控制策略。
此外，依据逆变器之间是否存在互联线，可以将逆变器并联技术分成有互联线并联和无互联线并联两大类，前者因为有互联线的存在而限制了逆变器模块之间的距离，相比而言无互联线并联技术具有更好的发展前景。
其中，实现无互联线并联技术[7-8]的关键是按照输。