小信号模型微网逆变器下垂控制单环与双环动态特性研究

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1、小信号模型微网逆变器下垂控制单环与双环动态特性研究胡麟，张昌华，肖凡，廖丽，刘群英，陈树恒(电子科技大学能源科学与工程学院，成都611731)摘要：下垂控制是当前微网逆变器的常见控制策略。分别建立了微网逆变器在电压单环下垂控制和电压电流双环下雨控制下的小信号模型。针对两种控制器结构分析了下雨参数和负荷阻抗变化对系统特征根分布的影响，为下垂参数的设计提供了理论依据。通过MATLAB/Simulink仿真，在负荷阻抗增加20%情况下分析逆变器输岀功率的阶跃响应。计算结果表明，双环下垂控制的微网逆变器具有史好的稳定性和动态响应。关键词：微

2、网逆变器；单环控制；双环控制；小信号分析中图分类号：TM933文献标识码：A文章编号：1001-1390(2018)00-0000-00Comparisonofdynamiccharacteristicsbetweensingle-loopanddual-loopinverterswithdroopcontrolinmicro-gridbasedonsmall-signalmodelHuLin，ZhangChanghua，XiaoFan，LiaoLi，LiuQunying,ChenShuheng(CollegeofEnergySci

3、enceandEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu611731,China)Abstract:Droopcontrolisoneofthecommoncontrolstrategiesofmicro-gridinverter.Firstly，small-signalmodelsofmicro-gridinvertersareestablishedrespectivelybasedonsingle-loopdroopcontrolan

4、ddual-loopdroopcontrol.Secondly,theimpactofdroopparametersandloadparametersondistributionofeigenvaluesisstudied，whichprovidestheoreticalbasisfordroopparameterdesign.Finally，stepresponseswiththeloadincreasedby20%areobtainedfromsimulationinMATLAB/Simulink.Theconclusionis

5、thatdual-loopdroopcontrolhasbetterstabilityanddynamicresponseperformancethansingle-loopdroopcontrol.Keywords：micro-grid，inverter，single-loopcontrol，dual-loopcontrol，small-signalanalysis0i言小信号分析方法在微网稳定性和逆变器控制*基金项目:第50批教育部留学回国人员科研启动基金：中央商校袪本业务费项口(ZYGX2015J101)。近年来，力解决能源短

6、缺问题和采用传统发电造成的环境污染问题，以太阳能、风能等清洁可再生能源为基础的分布式发电系统的幵发和利用受到人们的重视。微网作为整合分布式电源的方式成为目前研究的热点m。逆变器作为分布式电源并网的常见接口，对微网的运行与控制有重要影响。因此对微网逆变器控制策略的研究具有重要的意义。模拟同步发电机外特性的下垂控制是0前微网逆变器控制的常见方法［2_31。在此基础上有研究者提出了调频、调压下垂控制改进F垂控制［642］等多种控制策略。笔者发现，多数文献采用了下垂控制加电压电流双环控制的策略也有部分文献采用了下垂控制加电压单环控制的策略这

7、就产生一个W题:微网环境卜，逆变器采用下垂双环控制和下垂单环控制有何差别？虽然有文献针对其他控制策略分析了双环和中.环的差异116］，但针对微网中更为普遍的下垂控制，这一工作尚朱开展。而这对确定K垂控制器的结构和参数的选取是行积极意义的。器设计中有较为广泛的应用fl7_191。论文应用此方法分别建立了微网逆变器在电压单环下垂控制和电压电流双环下垂控制下的小信号模型。根据系统特征根分布的特点，从系统稳定性和动态性能两个角度对两种控制结构进行了比较研究。1微网逆变器的运行环境基于K垂控制微网逆变器的控制框图如图1所示。逆变器输出电压经过

8、LC电路后接入开关S,再经由线路连接到微网屮。图中rf、“和Cf分别为滤波器等效电阻、电感和电容，re、为本地负荷的等效电肌与电感。/

9、为滤波电感电流,v。、/。为逆变器输山电压与电流。当逆变器离网运行时，开关S断开，采用下垂控制实现