微网逆变器的分层控制策略分析

魏桂林 胥 飞

（上海电机学院电气学院，上海201306）

1 虚拟阻抗的概念

传统下垂控制[1]在实际并联系统中有局限性，输出阻抗的性质不同时，下垂控制的效果也不同，所以在逆变器控制环节加入虚拟阻抗，校正输出阻抗性质或改善逆变器间的阻抗差异，可以抑制系统间的环流。

根据图1可以得出相应的传递函数如下：

图1 引入虚拟阻抗后的电压、电流双闭环控制

可以得到引入虚拟阻抗的逆变器等效输出阻抗为：

2 功率等效阻抗的概念

在实际的传输电路中，微源发出的功率是由两部分组成的[3]：一部分供给本地负荷，一部分供给公共负荷。

若将线路和本地负荷看作一个整体[2]，可以得到公式：

其中R、X分别为微源相对于交流母线的功率等效阻抗[4]。线路阻抗和本地负荷对功率分配的影响可以由功率等效阻抗反映，通过线路的功率输出和电压幅值相位信息即可以求出对应的阻抗值。若要求R、X需要知道母线电压及其和微源的相位差，对于微源来说，这两个参数都是未知数，但是考虑到相关参数和公式的推导，可以得到公式变形如下：

求得功率阻抗如下：

3 Matlab仿真

采用Simulink仿真，图2为逆变器在传统下垂控制下由于阻抗不等输出电压、电流下降；图3则反映了通过功率监督得出所需阻抗的补偿，通过分层控制后电压、电流的输出情况以及环流的抑制情况。

图2 传统下垂控制下逆变器的输出电压和电流对比图

图3 引入虚拟阻抗后分层控制的电压、电流输出

4 结语

可以从仿真模型清楚地看出，当逆变器的阻抗不同时，单纯依赖传统的下垂控制不能稳定地输出电压、电流以及抑制逆变器系统间的电流环流。而引入虚拟阻抗后，通过分层控制可以有效抑制由于阻抗差异带来的电流环流，得到的电压、电流输出也更加稳定。