(完整版)逆变器的下垂控制
逆变器 下垂控制
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此处，直接将微电源 等效成直流电源经逆变后得到的交流电源，并传输功率到公共交 流母线上。其相量关系如图：E为逆变电源输出电压的幅值，V为微电网公共交流母线 电压幅值，Z为线路阻抗的幅值，θ为线路阻抗的相角，Φ是以微电网公共交流母线电 压矢量作为参考时逆变电源输出电压矢量的相角。
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逆变器的输出复功率如下：
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谢谢老师
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其原理是：逆变电源检测出各自输出功率的大小， 对有功无功两部分迚行独立的解耦控制，利用下 垂特性得到其输出频率和电压幅值的参考值，从 而合理分配系统的有功、无功功率。
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首先利用测量模块采集负荷点的电压和电流，计算出微电源的输出瞬时有功、无功功率，
再经过低通滤波器LPF得到相应的平均功率。假设额定频率运行微电源输出的有功功率为 Pn ,fn 和U0分别为电网频率和额定电压幅值，通过下垂环节得到输出频率和电压幅值的指令
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逆变器作为与电网连接的接口，可以将直 流电能转换为频率 电压可控的交流电能。 既可以与电网连接工作在并网状态，也可 以单独给负载供电即孤岛模式。
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由微电源构成的微电网实质上逆变电源的并联系统，逆变器并联的控制目标即是实现 单台逆变器频率、幅值、相位的一致，最终实现各逆变电源对负载电流的均分。根据 前面对功率传输特性的分析，可以模拟传统电力系统同步发电机的下垂特性，实现逆 变电源并联系统的无互线并联控制，即下垂控制。
接。
2假设是改迚电路1，即在电压电流双环前又引入功率给定环节，那么再把下垂斜率控制该迚成PI PID 控制，是否缀余，而且如果给两个逆变器不同的功率给定值，相同的下垂系数，那么功率分担又会怎
样？
3 改迚电路2是两台并联逆变器向同一负载供电，即工作在孤岛状态，那么在并网的时候是否也能直 接这样改迚。
(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。
三相逆变器下垂控制
三相逆变器的下垂控制方法主要包括以下步骤：
1. 由电压、电流传感器和调理电路组成的测量单元对逆变器输出的电压电流进行同步采样。
2. 由下垂控制中的功率计算单元计算出逆变器输出的有功功率和无功功率的平均值。
3. 通过 P-f 和 Q-V 的下垂特性方程计算出电压和频率指令。
4. 参考电压环节将电压和频率指令合成在 dq 轴上的电压给定送入电压电流闭环控制环节。
5. 双闭环控制环节经 PI 调节获得 SVPWM 所需的参量。
逆变器下垂控制原理可以将两台逆变器等效成如下的模型，两台逆变器输出阻抗与连线上的阻抗之和分别为 Z1 和 Z2，其中Z1=R1+jX1=RZ1∠θ1，
Z2=R2+jX2=RZ2∠θ2；E1 和 E2 分别为两台设备空载电压幅值，以其为参考，则 j1、j2 分别为两台设备输出电压的相角。
另外，对于下垂控制的并网逆变器，其主要需要考虑的控制参数有：下垂系数kp、kq，电压控制环 PI 环节中的 kvp、kvi 以及电流控制环 PI 环节中的kip、kii。
其中，下垂系数 kp 的影响表现为：将 kp 作为变量，对 kp 取多组不同的值得到对应的根轨迹。
随着 kp 增大，$\frac{1}{kp}$ 减小，系统根轨迹由右半平面穿越虚轴到达左半平面，系统稳定性逐渐增强。
如需了解更多信息，建议咨询电气自动化领域业内人士或查阅相关论坛。
微网逆变器的下垂控制策略研究
II
南京航空航天大学硕士学位论文
目录
第一章 绪论 ..................................................................................................................................1 1.1 研究背景及意义..............................................................................................................1 1.2 微网中接口逆变器的基本控制策略..............................................................................2 1.2.1 PQ 控制策略 .........................................................................................................2 1.2.2 恒压恒频（V/F）控制策略.................................................................................4 1.2.3 下垂（droop）控制策略 .....................................................................................5 1.3 微网逆变器双模式运行及平滑切换控制技术研究......................................................6 1.4 本文研究的主要内容......................................................................................................8
下垂控制逆变器并机原理
下垂控制逆变器并机原理下垂控制逆变器并机原理1.引言下垂控制逆变器并机是一种常见的逆变器并机方式，主要用于电力系统的调度与运行。
本文将介绍下垂控制逆变器并机的基本原理、逆变器的运行过程以及控制策略。
2.下垂控制逆变器并机的基本原理下垂控制逆变器并机是利用逆变器的功率特性，在逆变器输出功率下降时获得额外的发电机输出。
当主逆变器发生故障或停机时，备用逆变器能够自动启动并提供稳定的电力输出，确保电力系统的可靠性。
下垂控制逆变器并机的基本原理是通过控制逆变器输出电压使其下降，从而引起发电机输出增加。
当发电机处于并机状态时，发电机的输出功率直接受到逆变器的控制，逆变器输出功率的变化会导致发电机输出功率的变化。
逆变器的电压输出下降将导致发电机的输出电流增加，从而提高并机发电机的输出功率。
通过这种方式，备用逆变器能够自动接管主逆变器的输出。
3.逆变器的运行过程逆变器是将直流电源转换为交流电源的设备，在逆变器工作过程中，需要输入一个稳定的直流电压，然后通过逆变电路将其转化为交流电压。
逆变器的工作过程主要包括三个步骤：功率调节、电流调节和电压调节。
首先，逆变器需要根据需求调节输出的功率水平。
通过控制输入电压的大小和频率，逆变器可以实现从零功率到最大功率的调节。
其次，逆变器需要根据负载的特性调节输出电流。
为了保证负载的稳定性，逆变器需要监测电流的大小，并根据需要调整输出电流。
通过控制输出电流的大小，逆变器可以适应不同电力系统的负载要求。
最后，逆变器需要根据负载的要求调节输出电压。
为了保证负载的稳定性和安全性，逆变器需要监测输出电压的大小，并根据需要进行调节。
通过控制输出电压的大小，逆变器可以确保负载正常工作并提供稳定的电力输出。
4.下垂控制逆变器并机的控制策略下垂控制逆变器并机使用一个特殊的控制策略来实现逆变器的并机操作。
该控制策略主要包括两个方面：电流控制和功率控制。
在电流控制方面，下垂控制逆变器并机会通过控制输出电流的大小来实现发电机的输出功率调节。
微网逆变器并联自适应下垂控制技术
微网逆变器并联自适应下垂控制技术作者：陶泉霖曹以龙江友华来源：《山东工业技术》2019年第09期摘要：微网中使用下垂控制可实现逆变器在并联时负载功率得到合理地分配，而传统下垂控制不能合理分配无功功率且存在环流影响系统电能质量的缺陷，所以本文提出了一种自适应下垂控制策略。
通过引入虚拟阻抗，本文采用自适应的控制策略对下垂控制进行修正，在模拟分流线路阻抗一致的前提下引用合理获取的下垂参数，达到控制目的。
该策略不仅提高了无功功率分配的精度，而且有效减小了系统间的环流，提升了电能质量。
仿真并实验验证该方法的有效性。
关键词：并联逆变器；下垂控制；虚拟阻抗；自适应控制；功率分配DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.09.1240 引言目前，以太阳能、风能等新能源作为代表的可再生能源在资源匮乏和环境污染等问题日益严重的情况下受到越来越多的关注。
微电网系统作为由可再生能源、负载和储能装置构成的低压配电系统可以有机的将各种新能源产生的电能作为输出用电或者发送到电网上。
微电网通常存在并网或者孤岛运行两种模式，其中的微电源一般是通过逆变器并联构成交流电网。
合理地对逆变器进行控制可以保证微电网的安全、稳定运行。
下垂控制（Droop Control）是微电网逆变器并联中较为常用的控制方式，其主要通过模拟常规电网中同步发电机的下垂外特性实现对功率的合理分配。
该方法可以有效分配各分布式单元的电能，在负荷发生变化时也能满足其需求使系统自身平衡，做到了“即插即用”。
逆变器并联是采用下垂控制提高了微电网系统的控制灵活性和稳定性，但是由于传统下垂控制策略的固有缺陷，系统的动态性能极大程度上取决于拓扑结构中的滤波器性能与输出阻抗，同时还受下垂系数的影响。
而负载端的有功功率是由输出电压频率、输出电压的幅值以及输出功率决定的。
所以在逆变器并联时使用传统下垂控制作为控制策略的时候，逆变器的动态性能并不是独立受控的。
本文在引入虚拟阻抗的基础上，提出了一种采用自适应方案改进下垂控制的方法，该控制结构可以合理均分有功功率，减小被分配无功功率间误差，以及有效降低系统产生的环流。
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下垂控制的原理是什么。
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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。
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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。
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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。
然而不同电压等级的连接线路对应不同的阻感比。
在电压等级较低的线路中，阻感比相对较高。
加之每个逆变器到交流母线的距离不同，线路越长，线路电阻越大，可能会导致线路电阻相对线路感抗较大，常规下垂控制已经不能满足低压微电网控制的需求。
所以就有了一种改进型功率耦合下垂控制策略。
因为低压微电网中线路阻抗的影响已经不能完全忽视，有功功率和无功功率对电压和频率的调节存在耦合关系。
逆变电源输出的有功功率P和无功功率Q可以写为：
单台逆变器到交流母线的功率传输示意图：
一番数学推导之后，我们可以的得到：
功角和电压幅值需通过P和Q的耦合调节来控制.根据上述原理可推出考虑阻感比的通用下垂控制表达式:
r 为线路阻感比r=R/X；对比刚才说到的常规下垂控制表达式，当r=0时就是常规控制。
此时控制框图是这样的：。