微电网逆变器的控制方法综述 曾珍珍

微电网逆变器的控制方法综述曾珍珍

摘要：近年来微电网发展迅速，微电源大多是通过电力电子变换器接入微电网，而其中最为核心的器件就是逆变器，微电网逆变器的控制方法对于整个微电网系

统的稳定运行具有重要的意义，本文是对微电网逆变器控制方法的综述，方便更

加快捷的了解学术前沿。

关键词：微电网；逆变器；控制

引言：微电网的迅速发展，需要多个逆变器并联以扩大容量来满足负荷的需求，而多个逆变器之间会产生较大的环流，危害功率器件。本文先从微电网单逆

变器出发，引入微电网多逆变器的控制策略，分析综述各个控制策略的优缺点。

1研究的背景与意义

由于大电网规模庞大，灵活性较差，2018年巴西3.21大停电事故进一步揭露了大电网的弊端，这更加坚定了分布式电源特别是微电网的建设，以此来应对复

杂多变的自然灾害和意外事故，保障电网的安全稳定运行[1]。

微电网是分布式电源和储能装置的结合体，其运行方式灵活多变，可以充分

利用清洁自然能源并发挥其地理优势，对于城市小区或者偏远的郊区都能及时连

续地供给电力，满足负荷需求[2]。微电网中的微电源主要是由电力电子变换器进

行转换接入，而这其中较为重要的器件之一就是逆变器，其大多采用小功率逆变

器并联的形式，这样不仅可以增大系统的容量，而且还便于维修更换，有利于系

统长期稳定运行。而逆变器模块除了需要较好的稳定性，还需要优越的动态性能，这些都需要先进的控制策略来保证[3]。

2微电网单逆变器的下垂控制

当今微电网逆变器并联控制连接形式主要分为有互联线以及无互连线，其中

有互连线的连接方式研究的较多但易受到通讯线路的干扰，文献[4]提出了电压内

环功率外环的改进控制策略，但是该方法不能实现热插拔。而微电网的优势之一

就是能满足用户即插即用的需求，因此，无互连线的控制成为了研究的大趋势[5-6]。

在国内，天津大学和合肥工业大学等科研院所对无互连线的控制技术进行了

深入地研究。其中天津大学的王成山教授在文献[5]中为了利用P-f/Q-U的控制策略，分析控制性能并选取了合适的参数使得逆变器的等效输出阻抗表现为感性的

性质。文献[6]将负载电流前馈技术与平均电流控制相结合，文献[7]针对并网和孤

岛模式分别采用了单环和双环控制策略，以此来保证对重要负荷不间断的功率支撑，文献[8]将多参数空间与系数之间的相关性通过距离测量得到给定的方向稳定性。在国外，主要是在实验室进行了研究，如美国、新加坡南洋理工、比利时

和西班牙等微电网实验系统，而在现实生活中应用的具体工程并不多，虽然有零

星的示范项目，但是其参数却难以有较好的通用性，缺乏相关的经验，因此，亟

需研究通用性和鲁棒性较好的对等控制策略。

3微电网多逆变器的环流控制

针对微电网多逆变器并联的环境下出现的环流问题，文献[6]对于逆变器的负

荷均分提出了一种新的控制方法，并使用了一种新的平均功率计算方法，有功和

无功有较好的比例均分动态性能。文献[7]提出了一种使用比例以及多谐振控制的

多环控制策略，并加入了虚拟阻抗环来改善线性以及非线性负载均分的精度。文

献[8]使用二阶广义频率积分锁相环( )来提取基波电压和频率，在传统的控制方案

上加入了虚拟阻抗，实现了负荷的均分，但是采用的算法复杂。文献[9]将输出有

功和无功的线型组合积分来得到自适应虚拟阻抗，加入到改进的比例负载均分策

略中，改善了负载均分情况并完全补偿了电压以及频率的偏移。文献[10]提出了

一种虚拟的频率电压控制策略，然而其实现条件却比较苛刻。文献[11]提出了一

种改进的控制方法，引入感性的虚拟阻抗，使得等效输出阻抗仅由电感决定，但

是在多逆变器并网瞬间将导致环流的幅值增大。文献[12]提出了一种考虑复阻抗

影响的新型控制方法，加入了一个虚拟复阻抗环，实现了基波和谐波环流的最小化，但是这种方法比较复杂。因此，需要研究出一种控制过程简单并且易于实现

的环流抑制方法。

4总结

综上所述，针对多逆变器并联的等效输出阻抗的差异，研究考虑线路输出阻

抗不一致的、采用不同控制方法的逆变器并联的环流机理，以及环流的抑制策略，这对于构建大规模微电网有着重要的理论指导价值和现实意义[13-14]。

参考文献

[1]张建华,黄伟.微电网运行控制与保护技术.北京:中国电力出版社, 2010.

[2]杜秀丽.微电网并网逆变器软件控制与实现[D].四川:电子科技大学, 2010.

[3]李明娟.微电网中并网逆变器的控制研究[D].北京:北京交通大学, 2009.

[4]Zhang Yao, Ma Hao. Theoretical and experimental investigation of networked control for parallel operation of inverters[J]. IEEE Transations on Industrial Electronics, 2012, 59(4): 1961-1970.

[5]王成山,肖朝霞,王守相.微电网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略[J].

电工技术学报,2009,24(2):100-107.

[6]方天治,阮新波,肖岚,等.一种改进的分布式逆变器并联控制策略[J].中国电机

工程学报,2008,28(33):30-36.

[7]Chen C-L, Wang Y, Lai J-S, et al. Design of parallel inverters for smooth mode transfer microgrid applications[J]. IEEE Transations on Power Electronics, 2010, 25(1):

6-15.

[8]陈燕东.微电网多逆变器控制关键技术研究[D].湖南:湖南大学,2014.

[9]王要强,吴凤江,孙力.带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究[J].中国

电机工程学报,2011,31(12):34-39.

[10]Sanjay Tolani, Parthasarathi Sensarma. An Improved Droop Controller for Parallel Operation of Single-phase Inverters using R-C Output Impedance[J]. IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), 2012, 3: 1-6.

[11]G. Mazzanti, M. Karimian, E. Chiodo, et al. Accurate Design of Controllers in a Parallel Single-Phase Inverter System of Distributed Generators Sharing Linear and

Non-Linear Loads[J]. International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP), 2015: 1-8.

[12]Mahmoud Kabalan, Pritpal Singh. Optimizing a Virtual Impedance Droop Controller for Parallel Inverters[J]. IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2015: 1-5.

[13]张庆海,彭楚武,陈燕东,等.一种微电网多逆变器并联运行控制策略[J].中国

电机工程学报,2012,32(25):126-132.

[14]李鲁霞.多源微电网综合控制策略及其仿真研究[D].浙江:浙江工业大

学,2013.