微网中光伏逆变器并联系统稳定性分析#王尚，王卫，姜世公**（哈尔滨工业大学电气学院，哈尔滨150001）510152025303540摘要：本文建立了一种基于下垂控制法适用于微电网的光伏逆变器并联系统的统一小信号模型，并给出了下垂系数的设计方法。基于此小信号模型建立了由2台1kVA光伏逆变器构成的无互连线并联系统，通过Matlab绘制了此并联系统的根轨迹图，分析了下垂系数对系统稳定性和动态响应性能的影响，并在此基础上选取适当的下垂系数，从而较好地抑制系统环流，使系统能稳定运行。仿真与实验结果证实了此小信号模型及下垂系数设计方法的正确性和可行性。关键词：逆变器并联；下垂控制；小信号模型；稳定性分析中图分类号：TM46AnalysisofstabilityforPhotovoltaicParallelInvertersinMicrogridWANGShang,WANGWei,JIANGShigong(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract:Asmall-signalmodelforphotovoltaicparallelinverterssysteminmicrogridbasedondroopmethodwasproposedinthispaper,andamethodtodesigndroopcoefficientswasputforward.Dependingonthissmall-signalmodelawireless-parallelsystemcontainingtwo1KVAphotovoltaicinverterswasestablished.TherootlocusplotsofthesystemwereprovidedbythesoftwareofMatlab.Influencesofthecoefficients’variationonthestabilityanddynamicresponsewerestudied.Asaresult,appropriatedroopcoefficientswereselectedtorestraincirculatingcurrentofthesystemwellandmakethesystemoperatestably.Bothsimulatingandexperimentalresultsverifiedthecorrectnessandfeasibilityofthesmall-signalmodelandthecoefficientdesignmethod.Keywords:ParallelInverters;Droopcontrol;small-signalmodel;analysisofstability0引言微电网以其对分布式电源的有效利用及灵活、智能的控制特点，成为许多国家未来若干年电力发展战略的重点之一。而光伏发电是分布式电源中非常重要的一种形式[1,2]。由于微电网中大多数分布式电源需通过逆变器并入微电网，因此，逆变器的稳定并联运行将极大提高微电网系统的整体容量和可靠性。逆变器并联控制技术按照有无控制信号连接线可分为有互连线并联控制和无互连线并联控制，无信号线连接的逆变器并联系统在易于扩容以及灵活空间布置方面更具优势[3,4]。在无互连线并联系统中，由于各逆变单元只通过交流母线相连，逆变器输出电压的幅值与频率会不可避免地存在差异，导致各单元间环流的产生。因此，通常采用下垂法来进行无互连线并联逆变器的均流控制[5]。下垂控制中，下垂系数选取过大，会影响输出电压稳态精度，导致系统不稳定；下垂系数过小，又会影响均流效果[6]。为分析系统稳定性，本文建立了一种基于下垂法控制的并联系统的统一小信号模型，采用根轨迹法分析了下垂系数对系统稳定性及动态响应的影响，并选取了合适的下垂系数。基金项目：国家自然科学基金（51077017）作者简介：王尚，（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向：逆变器并联技术研究。通信联系人：王卫，（1963-），女，教授，博导，主要研究方向：可再生能源发电技术。E-mail:wangwei602@hit.edu.cn-1-1逆变器并联的下垂控制下垂控制就是通过引入下垂特性改变逆变器的输出外特性，实现逆变器并联均流控制，即按各自的容量均分负荷功率。当忽略了逆变器线路等效阻抗的阻性成分时，可得到如下的45下垂控制方程，如式(1)所示：⎧⎪0−kpP⎨(1)式中：ω0和U0分别是空载时输出电压的角频率和幅值，kp和kv为下垂系数，P和Q分别为有功功率和无功功率。下垂控制的实质为：在逆变电源并联系统中，各逆变单元检测自身输出功率，通过(1)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5055值和频率达到系统有功和无功功率的合理分配。输出功率较少的单元会根据下垂特性增加其输出，而输出功率相对较多的单元则相应的减少其输出，并且这种自我调节过程将一直持续下去，直到并联系统达到最小环流点。图1为逆变器下垂控制示意图，并联的各逆变器不断调整各自输出电压的幅值和频率，最终使系统运行在稳定工作点，从而...