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：

01

Z 02

Z

22

ϕ∠∆1V ϕ∠∆

图1.两台逆变器并联运行的等效电路

图1中，运用电路理论的知识，并忽略阻抗01Z 和02Z 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：

1

101

sin VV P X ϕ=

∆ 2

1101

cos VV V Q X ϕ∆-=

在并联逆变器输出电压相角ϕ∆很小的情况下，sin ϕϕ∆≈∆和

cos 1ϕ∆≈ 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ϕ∆决定，而无功功率主要由幅值X V 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的幅值和频率，即：

0x x x x m P ωω=-

0x x x x V V n Q =-

其中，x ω、0x V 分别为x 台逆变器空载时输出电压的频率和幅值，x m 、x n 分别为x 台逆变器输出电压的频率、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：

11221122x x x x

m S m S m S n S n S n S =====

=

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。