摘 要

微网是由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，是一个能够实现自我控制、管理和保护的系统，它既可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行。因此，微电网具有并网运行模式和孤岛运行模式两种运行模式。

微电网中的微电源大多通过逆变器连接到交流电网侧，因此，逆变器是微电网中能量交换的一个重要环节，因而，对微电网中逆变器的控制是微电网可靠运行的关键。微网中逆变器主要有以下四种控制策略：恒功率控制，PQ控制，下垂控制和加入虚拟阻抗的下垂控制。

本文主要对下垂控制的单相逆变器并联运行进行分析和研究。在逆变器并联系统中，因为并联逆变器的输出阻抗和线路阻抗存在差异，在传统P-V下垂控制下，系统会产生环流，致使两台逆变器输出的电流幅值不同。加入虚拟阻抗后，输出电流幅值、相位基本一致，但是输出电压下降，消弱了电压精度，对系统的稳定性不利。因此，在本设计中，我采用了基于闭环校正虚拟阻抗的下垂控制策略，通过重新优化下垂控制参数，减弱因线路阻抗差异对并联系统均流的影响，消除虚拟阻抗引起的电压降落，提高了逆变器并联运行的性能。

本文借助于Matlab/Simulink仿真工具对单相逆变器及并联模型进行了相关的仿真研究，结果表明基于虚拟阻抗的下垂控制方案对低压微电网中的环流具有较好的均分效果。

关键字：虚拟阻抗、下垂控制、均流、逆变器、并网

Abstract

Microgrid is by a group of micro power, load, storage system and a control device, wherein the system unit, is a can realize self control, management and protection system, it can be run with an external power grid, islanding operation. Therefore, micro grid has two operation modes, which are grid connected operation mode and isolated island operation mode.

Micro micro power grid mostly through the inverter connected to the AC grid side. Therefore, the inverter is micro grid energy exchange of an important link, therefore, the micro grid inverter control is micro grid and reliable operation of the key. There are four kinds of control strategies of inverter in micro grid: PQ control, constant power control, droop control and drop control with virtual impedance.

This paper mainly analyzes and studies the parallel operation of single phase inverter with droop control. In the parallel inverter system, because there is a difference between the parallel inverter output impedance and line impedance, under the traditional P-V droop control, the system will have a circulation, resulting in two inverter output current amplitude of different. After adding the virtual impedance, amplitude and phase of output current are basically the same, but the output voltage is decreased, weaken the voltage accuracy detrimental to the stability of the system. Therefore, in this design, I used the closed-loop correction virtual impedance droop control strategy based on, through re optimization of droop control parameters, weakening due to effect of line impedance difference of parallel system are flow, eliminate virtual impedance caused by the voltage drop, increases the inverter parallel operation performance.

This paper carried on the simulation research of single inverter and parallel systems by using the Matlab/Simulink tool. The simulation results show that the droop control method,that based on the virtual impedance,has better average results.

keyword：Virtual impedance, droop control, current sharing, inverter, grid connected

目录

摘要 I

Abstract II

目录 IV

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的目的及意义 1

1.2 分布式发电技术的发展趋势 1

1.3 微电网的发展现状 2

1.4逆变器并联控制技术概述 3

第2章 单相桥式逆变电路研究 4

2.1微网中逆变器的控制策略 4

2.1.1 PQ控制 4

2.1.2 恒功率控制 4

2.1.3 下垂控制 4

2.1.4 加虚拟阻抗的下垂控制 5

2.2 单相桥式逆变电路的工作原理 5

2.3 单台逆变器并网运行 6

2.4 单相全桥逆变电路双环控制研究 8

2.4.1电流内环分析 9

2.4.2电压外环分析 10

2.4.3功率分析 10

2.5 单相逆变电路仿真模型 12

第3章 逆变器的虚拟阻抗法 13

3.1 并联逆变器的环流分析 13

3.2 考虑虚拟阻抗的电压控制 14

3.3 并联逆变器对输出电压的影响 15

3.4 虚拟阻抗的控制方法 16

3.4.1 自适应虚拟阻抗法 16

3.4.2 传统的下垂控制 17

3.4.3 加虚拟阻抗的下垂控制 19

3.4.4 经过改善的加虚拟阻抗的下垂控制 19

第4章 逆变器并联下垂控制仿真分析 21

4.1 单相逆变器并联系统运行仿真模型 21

4.2 传统下垂控制的仿真分析 21

4.2.1 并联系统稳态时仿真分析 21

4.2.2 逆变器并联系统动态仿真分析 24

4.3 加入虚拟阻抗的下垂控制仿真分析 25

4.3.1 并联系统稳态时仿真分析 25

4.3.2 并联系统动态仿真分析 28

4.4 小结 29

第5章 逆变器并联控制系统设计 30

5.1 并联系统硬件设计 30

5.2 LC滤波电路 30

5.3 PWM电路和控制器电路 31

5.4 并联系统程序流程图 33

结论 35

参考文献 36

附录 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换与控制的技术，是应用于电力领域的电子技术,而电力电子技术的进步与电力电子器件的发展紧密相联。

在电力电子中，逆变是对电能进行变换和控制的一种方式，是将直流电转变成交流电的方式。逆变技术综合了电力电子主开关器件的应用、功率变换、模拟电子技术和数字电子技术、PWM控制技术、频率及相位调制技术和控制技术等^[1-2]。

本文是对两台单相逆变器并联时，如何实现分布式电源间负荷均分的研究。因为在现代社会中，逆变电路的应用越来越广泛，而很多的电源都为直流电源，若需要向交流负载供电时，就需要逆变电路将直流转变为交流。但是，很多时候由于电源的容量有限，限制了电源负载的增加，而电源负载的增加是一种趋势。所以，为了解决这个问题，就提出了逆变器并联技术。

虽然逆变电源并联之后增大了电源的容量，但是，由于逆变电源输出的是正弦规律的交流电，它们并联会产生很多的问题。比如说并联逆变器的输出电压相位、幅值不等时会产生什么问题，比如说并联逆变器的输出线路阻抗不同时会产生什么问题。这些都需要我们去验证和解决^[3]。