面向多逆變器的微電網冗余群控策略

胡克用, 胥 芳， 艾青林， 徐紅偉， 歐陽靜

(1.浙江工業大學 特種裝備制造與先進加工技術教育部/浙江省重點實驗室, 浙江 杭州 310014；2.杭州師范大學錢江學院,浙江 杭州 310036)

?

面向多逆變器的微電網冗余群控策略

胡克用1,2, 胥 芳1， 艾青林1， 徐紅偉1， 歐陽靜1

(1.浙江工業大學 特種裝備制造與先進加工技術教育部/浙江省重點實驗室, 浙江 杭州 310014；2.杭州師范大學錢江學院,浙江 杭州 310036)

為了解決在微電網系統中多臺逆變器的冗余群控的問題，提出3層式控制方法,第1層為新型改進的下垂控制，通過引入感性虛擬阻抗，使得逆變器等效輸出阻抗僅由濾波電感決定，設計出穩定性優良的雙環下垂控制器；第2層為同步控制，基于幅值和頻率參考值正反饋的同步并網控制原理，采用公共連接點斷路器兩側相位及電壓幅值信息，對下垂控制進行反饋同步調節；第3層為補償控制，結合補償傳遞函數及下垂控制結構，設計出電壓幅值與頻率的補償量模型，來彌補下垂過程中產生的穩態誤差.結果表明，該控制策略可以滿足微電網的可靠運行，具有良好的動態和穩態性能，真正實現了微電網中多臺逆變器的冗余群控管理.

微電網；逆變器；冗余；群控

微電網可以把分布式電源進行集中管理，具有自由靈活的特點，成為許多國家未來電力發展戰略的重點之一[1-2].由于大多數分布式電源都需要經過逆變器才能接入微電網，因此逆變器冗余群控質量的好壞直接影響了微電網的有效擴容[3-5].

目前逆變器的冗余控制方式大致可以劃分為有互聯線和無互聯線2大類[6-8].有互聯線的控制方式常采用主從法，由一個起電壓參考的主模塊與多個從模塊組成.Cai等[9]提出了上層執行功率分配計算，下層執行相匹配的電源功率接入控制操作.El Moursi等[10]引入協同電壓控制方法，來實現自適應改變主從模塊的目的.Borrega等[11]通過將N個主從逆變器連接到同一個變壓器上，來共同分擔交流與直流側的負載.雖然主從控制方法具有均流精度高的優點，然而其缺點是主從模塊之間必須要有通訊聯系，所以整個系統結構較為復雜，而且在主模塊一旦失效之后,整個系統將不能正常工作，也就不能成為真正的熱插拔冗余系統.

為了實現多臺逆變器的冗余群控，基于下垂控制的無互聯線并聯結構成為首選拓撲.Lu等[12]采用低頻通訊網絡來實現各個逆變控制之間信息交換，Schiffer等[13]是針對含有下垂式逆變的微網系統，進行頻率與電壓幅值的穩定性分析.Savaghebi等[14]通過自治的電壓非平衡補償法，來實現下垂控制中的功率均分.這些控制方式是借鑒了電力系統中同步發電機的自下垂特性，不需要逆變器之間的互聯信號線，依賴逆變器內部控制策略，來實現負載功率均分和均流的目的.該控制的優點是裝置結構簡單，設計易于實現，然而其缺點是下垂控制系數在系統負荷變化時往往維持不變，因此會引起輸出電壓及頻率的下垂過度，加劇了下垂調節時附帶的微電網電壓和頻率偏離，從而影響了微電網電能質量和頻率穩定性[15-18].同時，微電網中各逆變器的輸出連線阻抗的差異，也會很大程度上影響各個逆變器冗余群控時均流的效果[19].

鑒此，本文在研究其他多臺逆變器冗余控制方法的基礎上，對微電網中各個逆變器采用3層控制方法.第1層為改進后的下垂控制，通過引入虛擬復阻抗，將逆變器的等效輸出阻抗設計呈感性，并設計出穩定性優良的雙環下垂控制器；第2層為實時同步控制，基于幅值和頻率參考值正反饋的同步并網控制原理，有效降低逆變器再并網時對微網的沖擊；第3層為實時補償控制，結合補償傳遞函數及下垂控制結構設計出幅值與頻率的補償量模型，來彌補下垂過程產生的穩態誤差，同時提高系統的暫態響應能力.

1 第1層控制管理

第1層控制管理為逆變器的內部控制,由于在低壓微網中,低壓線路往往表現為阻性,P-f及Q-V的解耦特性無法適用,因此在本層控制中將對傳統的下垂法加以改進,設計出適合低壓微網的電壓電流雙環下垂控制器,包括電壓電流控制環、虛擬阻抗控制環.

1.1 電壓電流環設計

由電壓源逆變器組成的逆變電路采用PWM調制[20-22],內部控制采用電壓電流雙環結構,如圖1所示.圖中,La、Lb、Lc為三相濾波電感,Ca、Cb、Cc為三相濾波電容,Za、Zb、Zc為三相負載阻抗,Ildq是從三相靜止坐標系(abc)轉換到兩相旋轉坐標系(dq)中的濾波電感電流,Vcdq是從三相靜止坐標系(abc)轉換到兩相旋轉坐標系(dq)中的濾波電容電壓(即負載電壓).設定逆變器輸出有功功率和無功功率分別為Pref和Qref,通過矢量變換得到Vref作為電壓環負載電壓的參考值,電壓環采用PI控制器,PI控制模塊的輸出作為電流環參考電流Iref,經電流環比例控制模塊后得到可控的調制信號,接著將其輸入到PWM模塊來控制逆變器的輸出電壓.

圖1 微電網中逆變器的雙環控制Fig.1 Double loop control of inverter in microgrid

從圖1中可以看出,內環為電流環,主要為提高系統的動態響應；外環為電壓環,采用PI控制,主要是保證負載電壓的穩定,并增強抗干擾的能力.基于abc/dq的坐標轉換規則,一個三相系統可以由2個獨立的單相系統來模擬,因而對電壓電流的控制框圖可以簡化成如圖2所示.

圖2 電壓電流雙閉環控制框圖Fig.2 Double closed-loop control block diagram of voltage and current

以Vref參考電壓為輸入,Vo負載電壓作為輸出電壓,Id為流向負載的電流,Ik為流向饋線的電流,相應的電壓電流控制環的傳遞函數可以表示為

Vo(s)=

(Id+Ik).

(1)

式中:Kpwm為逆變器放大倍數,一般取Kpwm=Vdc/2,L、C為濾波電感和電容,Kp、Ki分別為PI控制器的比例系數與積分系數,K為電流環比例系數，s為傳遞函數中的復變量.

1.2 下垂控制及虛擬阻抗環設計

1)下垂控制原理

下垂特性控制的實質為各并聯逆變電源通過檢測自身輸出功率的大小,然后對逆變電源有功功率和無功功率進行近似解耦控制,再通過下垂特性得到輸出電壓幅值和相位的參考值,最后各自反相微調輸出電壓幅值和相位,以達到系統有功功率和無功功率的合理分配.下垂控制函數可以表示為

φ=φ*-m(P-P*).

(2)

E=E*-n(Q-Q*).

(3)

式中:φ、E為電壓環參考量Vref的相位和幅度,φ*、E*為逆變器相位和電壓參考量,P*、Q*為逆變器有功和無功功率的參考量,m、n為下垂系數.

如圖3所示為下垂控制的實現原理圖,包括功率計算模塊和低通濾波,其具體實現過程為先采集負載電壓和逆變器輸出電流,經abc坐標轉換為兩相旋轉dq坐標下的量,然后計算出瞬時功率,此時的瞬時功率計算公式為

(4)

(5)

圖3 下垂控制的結構框圖Fig.3 Block diagram of droop controller

式中：vcd、vcq為電容電壓的dq分量,iod、ioq為輸出電流的dq分量,瞬時功率經低通濾波器得到平均功率表示為

(6)

(7)

式中：ωc為低通濾波器截止頻率,平均功率經過下垂控制之后得到電壓相位與幅值的參考值,同時該參考值也作為電壓電流雙環的輸入.

2)虛擬阻抗環設計

在低壓微電網系統中,由于低壓線路的阻抗一般為阻性,使得常規的下垂特性(如圖4所示)不再成立,V為電壓，f為頻率，此時可以通過對逆變器閉環控制器參數的合理設計,使得逆變器的等效輸出阻抗為感性,從而將原先的P-f和Q-V解耦特性在低壓微網系統中照常適用.

圖4 下垂特性曲線Fig.4 Droop characteristic curve

然而在實際應用中影響逆變器輸出阻抗的因素眾多,不僅與濾波器參數L、C有關,還與電壓電流控制環的調節參數有關.要使逆變器等效輸出阻抗轉變成感性,常用方法需要調節的參量太多,為此本文的方法是在電感電流處加入虛擬阻抗,將原來的電壓電流雙閉環設計成如圖5所示.

加入虛擬阻抗后,控制環的傳遞函數為

圖5 加入虛擬復阻抗的電壓電流控制框圖Fig.5 Voltage and current control block diagram with virtual complex impedance

(8)

即

V0(s)=G(s)Vref-Z0(s)(Id+Ik).

(9)

式中：G(s)為電壓比例增益,Z0(s)為逆變器等效輸出阻抗.由于濾波器的電容C較小(一般小于20 uF),因而可忽略C對電壓環傳遞函數的影響,則式(8)可近似為

(Id+Ik).

(10)

則等效輸出阻抗為

Zo(s)=

(11)

由式(11)可知,若將虛擬阻抗設計為

(12)

則等效輸出阻抗變化為

Z0(s)=Ls.

(13)

通過這樣的設計,在電感電流處引入虛擬阻抗Zv(s)后,則電壓源逆變器的等效輸出阻抗可以近似為Ls,參數只與濾波器的濾波電感有關,且不論濾波電感取何值,逆變器的等效輸出阻抗總是呈現感性.這時只要通過調節濾波器電感L,就可以馬上確定各個逆變器的等效輸出阻抗值,參數調節既快捷又準確.經過這樣的設計之后,把原來只適用于高壓電網的下垂策略可以適用到低壓微電網中.

1.3 穩定性分析

加入虛擬阻抗Zv(s)之后的下垂控制,若忽略輸出電流Io(Io=Id+Ik)的擾動,則電壓電流雙閉控制環可以簡化為如圖6所示.

圖6 逆變器的電壓電流雙環控制框圖Fig.6 Voltage and current control block diagram ofinverters

由圖6可以計算出該控制框圖的開環傳遞函數為

(14)

對加入虛擬阻抗后的電壓電流環的參數進行選定及優化,讓系統具有良好的穩定性,對逆變器的下垂控制器設計至關重要.頻域響應曲線如圖7所示，圖中，ω為角頻率，A為幅值，φ為相位,從圖7中可以看出當下垂控制器參數Kp和Ki值越大,就會使電壓環傳遞函數的帶寬越寬,這樣電壓環的動態響應也就會越好,但是較大的Kp和Ki數值也會引起控制系統的不穩定.因而,為了讓微電網穩定運行,要求對電壓控制參數的調節,具有平緩的動態過程.

圖7 Kp與Ki變化時的頻域響應曲線Fig.7 Frequency response curve with Kp and Kichanges

根據控制工程經驗,若要保證一個控制系統具有較好的穩定性,系統需要滿足具有30°～60°的相位裕量和大于6 dB的幅值裕量,因而綜合考慮,設置逆變器的控制參數和濾波器參數如表1所示.表中：Vdc為直流源電壓，fs為調制載波頻率，R為濾波阻抗.

表1 控制系統參數

經過Matlab仿真測試,此時下垂控制器的相位裕量為50°,幅值裕量為45 dB,如圖8所示,符合了控制工程設計要求.

圖8 雙環控制的頻域響應曲線Fig.8 Frequency response curve of double loop control

為了檢測下垂控制器的穩定性,在電壓電流環的電感處加上一個擾動.因此在Matlab仿真過程的2.5 s時加入一個階躍信號,階躍響應如圖9所示.圖中，t為時間，從圖中可以看出,當下垂控制器在受到外加干擾時,很快就能恢復原先狀態,且電壓變化的幅度也在標準范圍之內.

圖9 階躍響應曲線Fig.9 Step response curve

2 第2層控制管理

第2層控制管理為接入電網同步控制，同步是逆變器能夠向并網運行的重要前提[23]，由于并網需要公共連接點斷路器二端的電壓幅值、頻率(或相位)完全一致，因此本層控制中要設計一個同步控制環來完成這個操作，同步環在靜止坐標框架下的模型如圖10所示.

同步并網控制的原理是在并網之前，需要采集公共連接點處斷路器二端電壓幅值及相位的差量，經過PI調整之后形成電壓幅值和頻率的正反饋，然后分別對逆變器的額定電壓幅值及額定空載頻率進行補償，生成下垂控制的電壓幅值及頻率參考值，從而調整分布式電源DG的運行點，使微網電壓幅值及頻率與電網趨于同步.本文將電壓幅值反饋控制策略引入到電壓調節方式中，將相位反饋控制策略引入到頻率調節方式中，設計出同步環，以降低在并網過程中，微電網的電壓及頻率波動.

圖10 同步環控制模型Fig.10 Model of synchronization control loop

當逆變器電壓Vcdq和電網電壓Vgdq，二者電壓達到同步時

〈θgqθcd-θgdθcq〉=0

(15)

〈vgqvcd-vgdvcq〉=0

(16)

這里符號〈x〉表示變量x的平均值，由此可以得出同步環的結構框架，包括了低通濾波器和PI控制，輸出電壓頻率與幅值的同步量為

(17)

(18)

式中：θcd、θcq和θgd、θgq分別為逆變器和電網電壓相位的dq分量；vcd、voq和vgd、vgq分別為逆變器和電網電壓幅值的dq分量；kwp和kwi為相位PI調節參數，kvp和kvi為幅值PI調節參數，同步環的輸出ωsync以及Esync被反饋至各個逆變器的下垂控制器中.

3 第3層控制管理

第3層控制管理為補償控制,由于下垂控制中會伴隨著一定的穩態誤差,可能導致逆變器輸出電壓頻率及幅值的偏離超過電網的標準允許范圍,同時考慮到并網的突發性,因此在本層的管理中加入電壓頻率和幅值的補償控制,頻率和幅值補償器可以計算如下

(19)

(20)

建立的控制如圖11所示,控制框圖中包含下垂控制部分,和補償傳遞函數(Gfcomp(s),GEcomp(s)).

圖11 頻率與幅值補償框圖Fig.11 Block diagram of frequency and amplitude compensation

從控制框圖中,可以推出經過補償之后,微電網的電壓頻率ωMG及幅值EMG的計算模型為

(21)

(22)

式中：ω*為逆變器的角頻率,傳遞函數Gfcomp(s),GEcomp(s)可以表示為

(23)

(24)

為了檢驗對微電網補償的有效性,分別在微電網饋線上加一個頻率和電壓的偏離量,此時的控制參數設置為如表2所示.

因而在MATLAB仿真過程的第2.5 s時施加一階躍變化,階躍響應如圖12所示.從圖12中可以看出,在施加偏離之后,微電網饋線上的頻率與電壓值雖然產生了跌落,但迅速得以恢復.

圖12 頻率與電壓幅值階躍響應曲線Fig.12 Step response curve of frequency and amplitude

KpFKiFKpEKiE0.081.50.11.2

綜上所述,如圖13所示為面向多逆變器的微電網冗余群控框圖,包含了3層控制管理.在第1層控制管理中,基于原有電壓電流雙環控制的基礎上引入了感性虛擬阻抗,保證了下垂控制器對電壓的穩定性調節；在第2層控制管理中,并網過程引入了同步控制環,基于斷路器二端電壓相位及幅值的正反饋調節,使二側電壓趨于同步進而平滑并網；在第3層控制管理中,是為了去除由于下垂控制而產生的穩態誤差,結合補償傳遞函數及下垂控制結構,設計出電壓幅值與頻率的補償量模型.

4 實驗驗證

為了驗證群控策略的有效性,建立了由2臺每相為1 KVA的逆變模塊并聯構成的微網系統.逆變模塊主電路采用全橋拓撲,采樣及控制芯片采用TI的TMS320LF2812(DSP).

如圖14所示為2臺逆變模塊并聯工作時,在系統A相處分別設置為阻性滿載、感性滿載(功率因數0.8)時的靜態波形.由圖14可見,系統A相的靜態性能及均流性能良好.

如圖15所示為2臺逆變模塊并聯同時工作,在系統B相加入與卸除負載時的波形.圖15(a)為2臺逆變模塊的B相由空載突然變為滿載時的瞬態波形,圖15(b)為2臺逆變模塊的B相從滿載突然卸成空載時的瞬態波形.由圖15可見,系統突加與突卸負載時輸出電壓僅有短暫畸變,輸出電流沒有出現過沖現象,系統B相的動態性能保持良好.

如圖16,17所示為2臺逆變模塊并聯工作,其中系統的C相在滿載時,逆變模塊2切入及退出時的瞬態波形.圖16為逆變模塊2投入時系統C相的輸出電壓以及逆變模塊1、2的C相輸出電流波形.從圖16可見,在逆變模塊2投入瞬間,模塊1的輸出電流io1迅速減小一半,與此同時模塊2的輸出電流io2從0迅速增大,最終達到均分負載的目的.

如圖17所示為逆變模塊2退出時系統C相的輸出電壓以及逆變模塊1、2的C相輸出電流波形.從圖17可以看到,當控制電路發出退出命令后,逆變模塊2的功率管關斷,但由于驅動繼電器斷開時間較長,大約經過2個周期,逆變模塊2才從并聯系統中徹底退出來,對應此段時間,逆變模塊1給負載和逆變器2的輸出電容供電,io2先下降為輸出電容電流,約40 ms后才下降為0,在這個過程中系統輸出電壓uo無明顯畸變,可見動態性能保持良好,實現了冗余群控的目的.

5 結 語

本文在研究其他多逆變器冗余控制方法的基礎上,引入3層控制：在第1層中提出了新型改進的下垂控制,通過加入感性虛擬復阻抗,使得逆變器的等效輸出阻抗僅由濾波電感值決定,并設計出穩定性優良的雙環下垂控制器；第2層控制是基于頻率和幅值參考項正反饋的同步并網控制原理,采用公共連接點兩側相位及電壓幅度信息,對下垂控制進行反饋同步調節；第3層控制是對于微電網的頻率及電壓幅值進行補償建模,來彌補下垂過程中產生的穩態誤差.最后實驗結果表明,該控制策略具有良好的動態和穩態性能,真正實現了微電網中多逆變器的冗余群控管理.

[1] 王成山,李鵬.分布式發電、微網與智能配電網的發展與挑戰[J].電力系統自動化,2010,34(2)： 10-16.

WANG Cheng-shan,LI Peng.Development and challenges of distributed generation, the micro-grid and smart distribution system [J]. Automation of Electric Power Systems,2010,34(2)： 10-16.

[2] 趙爭鳴,雷一,賀凡波,等.大容量并網光伏電站技術綜述[J].電力系統自動化,2011,35(12)： 101-107.

ZHAO Zheng-ming, LEI Yi, HE Fan-bo, et al.. Overview of large-scale grid-connected photovoltaic power plants [J]. Automation of Electric Power Systems, 2011, 35(12): 101-107.

[3] REIGOSA D, BRIZ F, BLANCO C, et al. Active islanding detection for multiple parallel-connected inverter-based distributed generators using high-frequency signal injection [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2014, 29(3): 1192-1199.

[4] TAHER S A, ZOLFAGHARI M. Designing robust controller to improve current-sharing for parallel-connected inverter-based DGs considering line impedance impact in microgrid networks [J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2014, 63: 625-644.

圖13 面向多逆變器的微電網冗余群控框圖Fig.13 Block diagram of redundant group control for microgrid with multi-inverters

圖14 并聯逆變的靜態波形Fig.14 Static waveform of parallel inverters

圖15 突加與突卸負載時的瞬態波形Fig.15 Transient waveform of sudden load and unload

圖16 逆變器切入時的瞬態波形Fig.16 Transient waveform of inverter cutting

圖17 逆變器退出時的瞬態波形Fig.17 Transient waveform of inverter exiting

[5] HE J, Li Y W, BOSNJAK D, et al. Investigation and active damping of multiple resonances in a parallel-inverter-based microgrid [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013, 28(1): 234-246.

[6] SHAFIEE Q, GUERRERO J M, VASQUEZ J C. Distributed secondary control for islanded microgrids—A novel approach [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2014, 29(2): 1018-1031.

[7] BIDRAM A, DAVOUDI A. Hierarchical structure of microgrids control system [J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2012, 3(4): 1963-1976.

[8] LASSETER R H. Smart distribution: Coupled microgrids [J]. Proceedings of the IEEE, 2011, 99(6): 1074-1082.

[9] CAI N, MITRA J. A multi-level control architecture for master-slave organized microgrids with power electronic interfaces [J]. Electric Power Systems Research, 2014, 109(109): 8-19.

[10] EL MOURSI M S, ZEINELDIN H H, KIRTLEY J L, et al. A dynamic master/slave reactive power-management scheme for smart grids with distributed generation [J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2014, 29(3): 1157-1167.

[11] BORREGA M, MARROYO L, GONZALEZ R, et al. Modeling and control of a master-slave PV inverter with N-paralleled inverters and three-phase three-limb inductors [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013, 28(6): 2842-2855.

[12] LU X, GUERRERO J M, SUN K, et al. An improved droop control method for dc microgrids based on low bandwidth communication with dc bus voltage restoration and enhanced current sharing accuracy [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2014, 29(4): 1800-1812.

[13] SCHIFFER J, ORTEGA R, ASTOLFI A, et al. Conditions for stability of droop-controlled inverter-based microgrids [J]. Automatica, 2014, 50(10): 2457-2469.

[14] SAVAGHEBI M, JALILIAN A, VASQUEZ J C, et al. Autonomous voltage unbalance compensation in an islanded droop-controlled microgrid [J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013, 60(4): 1390-1402.

[15] SIMPSON-PORCO J W, D?RFLER F, BULLO F. Synchronization and power sharing for droop-controlled inverters in islanded microgrids [J]. Automatica, 2013, 49(9): 2603-2611.

[16] ROWE C N, SUMMERS T J, BETZ R E, et al. Arctan power-frequency droop for improved microgrid stability [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013, 28(8): 3747-3759.

[17] ZHANG Y, MA H. Theoretical and experimental investigation of networked control for parallel operation of inverters [J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, 59(4): 1961-1970.

[18] KIM J, GUERRERO J M, RODRIGUEZ P, et al. Mode adaptive droop control with virtual output impedances for an inverter-based flexible AC microgrid [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2011, 26(3): 689-701.

[19] GODOY R B, PINTO J O P, CANESIN C A, et al. Differential-evolution-based optimization of the dynamic response for parallel operation of inverters with no controller interconnection [J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, 59(7): 2859-2866.

[20] 何致遠, 韋巍. 基于虛擬磁鏈的PWM整流器直接功率控制研究[J]. 浙江大學學報：工學版, 2004, 38(12):1619-1622.

HE Zhi-yuan, WEI Wei. Study on direct power control of PWM rectifier based on virtual flux [J]. Journal of Zhejiang University ：Engineering Science, 2004, 38(12): 1619-1622.

[21] 劉學文, 屈穩太, 陳勇. 雙饋系統中SVPWM有源逆變新技術[J]. 浙江大學學報：工學版,2011, 45(9): 1609-1615.

LIU Xue-wen, QU Wen-tai, CHEN Yong. Novel SVPWM control strategy of active inverter in double-fed system[J]. Journal of Zhejiang University: Engineering Science, 2011, 45(9): 1609-1615.

[22] 張國月, 曲軼龍, 齊冬蓮,等. 基于重復控制的三電平光伏逆變技術[J]. 浙江大學學報：工學版, 2012,46(7): 1339-1344.

ZHANG Guo-yue, QU Yi-long, QI Dong-lian, et al.Three-level photovoltaic inverter technology based on repetitive control [J]. Journal of Zhejiang University ：Engineering Science, 2012, 46(7): 1339-1344.

[23] 曾爭, 楊家強. 一種頻率自適應滑動平均濾波器的電網同步方法[J]. 浙江大學學報：工學版, 2014, 48(9): 1696-1703.

ZENG Zheng, YANG Jia-qiang. A grid synchronization method using frequency adaptive moving average filter [J]. Journal of Zhejiang University ：Engineering Science, 2014, 48(9): 1696-1703.

Redundant group control strategy for microgrid with multi-inverters

HU Ke-yong1,2, XU Fang1, AI Qing-lin1, XU Hong-wei1, OU Yang-jing1

(1.KeyLaboratoryofE&M,MinistryofEducation&ZhejiangProvince,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China; 2.QianjiangCollege,HangzhouNormalUniversity,Hangzhou310036,China)

Three layer control method was proposed in order to solve the problem of redundancy control of multiple inverters in microgrid system. The first one was the new improved droop control. Through the introduction of inductive virtual impedance, the output impedance of inverters were only determined by the filter inductance value and a double loop droop controller with excellent stability was designed. The second was synchronous control. The phase and voltage amplitude information at both sides of point of common coupling was used to give feedback synchronization regulation for the droop control based on the principle of synchronous grid-connected control which was a positive feedback of amplitude and frequency reference value. The third was compensation control， the compensation models of amplitude and frequency were designed Combined with the transfer function and droop control structure. in order to make up for the steady-state error in the process of droop. Results show that the control strategy can meet the reliable operation of microgrid, having good dynamic and steady performance. The strategy truly realizes the redundant group control of multi-inverters in microgrid.

microgrid; inverter; redundancy; group control

2015-12-17.

國家“863”高技術研究發展計劃資助項目(2013AA050405)；國家自然科學基金資助項目(51275470)；浙江省教育廳科研資助項目(Y201533652)；教育部博士點基金資助項目(20123317110004)；國際科技合作資助項目(2014FDE60020，2014DFA70980，S2013ZR0609).

胡克用(1978—)，男，講師，從事微電網分析與控制的研究. ORCID：0000-0002-8963-6237. E-mail:hukeyong@yeah.net

胥芳，女，教授，博導. ORCID：0000-0002-9739-6851. E-mail:fangx@zjut.edu.cn

10.3785/j.issn.1008-973X.2016.08.025

TM 464

A

1008-973X(2016)08-1608-10

浙江大學學報(工學版)網址： www.journals.zju.edu.cn/eng