学术︱基于P-V下垂系数修正的并联逆变器输出功率成比例分配实现
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湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心、东北电力大学电气工程学院、湖南工程学院电气信息学院的研究人员金国彬、罗安、陈燕东、肖华根、李玲，在2016年第2期《电工技术学报》上撰文，为了确保并联逆变器在连接线路阻抗存在明显差异的情况下，仍然能按其额定输出容量成比例地输出功率，详细分析了功率分配不成比例的根本原因，给出逆变器输出阻抗和线路参数间的关系，进而提出主动注入功率差额实现功率比例分配的解决方法，给出易于工程实现的P-V下垂系数基准校正曲线。
提出的方法可以根据实测的线路参数，也可仅在并联系统调试或运行过程中进行一次P-V下垂系数的修正实现功率的比例分配。多工况的仿真和实验结果验证了提出方法的有效性。
通常，新能源发电通过逆变器接入微电网[1-3]，多逆变器并联可增加接入的发电容量并改善微电网系统的稳定性[4]。由于逆变器接入微电网的连接线路阻抗不可避免地存在差异，因此，并联的逆变器不能自动地按照逆变器的容量比例输出功率[5]。
多逆变器并联的实现方式可分为两大类：
（1）基于逆变器间的信息通信，实现并联的逆变器功率均分或比例分配[6-8]。文献[9]提出一种计及连接线路阻抗的多逆变器并联控制策略，该控制策略通过在逆变器间建立通信连线传输瞬时平均参考电流来实现并联逆变器的环流抑制。文献[10]提出一种并联逆变器的输出功率主从控制策略，通过在逆变器间建立CAN总线通信来计算输出功率的参考值，进而实现并联逆变器的输出功率比例分配。文献[11]提出一种多逆变器并联的输出功率均分控制策略，该控制策略需要为所有并联的逆变器设定相同的输出电压参考值。
（2）多逆变器间不进行通信，基于功率下垂控制原理实现并联逆变器的输出功率比例分配[12-15]。文献[16,17]提出一种等效为同步发电机的三相逆变器控制策略，自动地进行输出功率的有功分配。文献[18-20]提出基于P-f和Q-V下垂策略的并联逆变器控制。这些方法能够保证并联逆变器输出的有功功率均分，但是，不能同时保证无功功率的均分。
在低电压微电网中，连接线路的阻抗主要表现为阻性[21]，在这种情况下，应用P-V和Q-f下垂控制策略更有利于并联逆变器的功率比例分配[22,23]。文献[22]提出一种基于虚拟电阻的并联逆变器输出功率成比例分配的实现方法，其原理的本质在于引入远大于连接线路阻抗的虚拟电阻，从而近似忽略连接线路参数的差异，进而实现了功率比例分配。
然而，在该文献中，反馈电压取至公共连接点PCC。通常，在实际的低压交流微电网中，可能找不到合适的PCC点或者测量到的PCC点电压需要通信传给各自的逆变器，这将增大测量误差或降低系统的可靠性[4]。所以，需要进一步改善计及连接线路阻抗差异并且反馈电压取至逆变器输出端口的功率比例分配方法。
本文基于这个角度出发，在详细地分析了连接线路阻抗与功率分配间的制约关系基础上，提出了解决方案，多种工况下的仿真和实验结果验证了本文提出方法的有效性。
图1 两个逆变器并联电路
结论
本文提出一种计及连接线路阻抗的并联逆变功率均分或比例分配的实现方法。通过详细的定性和定量分析逆变器输出功率与连接线路阻抗之间的关系，给出了易于工程实现的P-V下垂系数基准修正曲线。通过各种工况仿真和实验分析，得到以下结论：
1）提出的P-V下垂系数修正方法，不仅适用于并联逆变器的输出功率均分，也适用于并联逆变的输出功率成比例分配。
2）提出的P-V下垂系数修正方法，不受负载大小和功率因数改变的影响，同时也能保证谐波畸变工况下的正常应用。
3）基于给出的P-V下垂系数基准修正曲线，能够保证多逆变器并联的功率均分和比例分配误差小于5%。
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