(完整版)逆变器的下垂控制

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：。