电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制

何晋伟; 王坤放; 王瑞琪; 张伟; 韩俊飞; 刘宗杰

doi:10.7500/AEPS20230727010

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电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制

特约专稿 | 更新时间：2025-06-16

- 电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制
- Distributed Power Control for Hybrid Parallel Independent Power Supply System with Current Source and Voltage Source Converters
- 电力系统自动化 2023年47卷第23期页码：12-22
- 作者机构：
  
  1.天津大学电气自动化与信息工程学院,天津市 300072
  2.国网山东综合能源服务有限公司,山东省济南市 250021
  3.国网山东省电力公司济宁供电公司,山东省济宁市 272113
- 作者简介：
  
  何晋伟(1983—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，东南大学电气工程学院2001级校友，主要研究方向：微电网、分布式发电、电能质量、大功率电力电子变流器技术。E-mail：jinwei.he@tju.edu.cn
  王坤放(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：大功率电流源变流器技术。E-mail：kf_wang@tju.edu.cn
  王瑞琪（1986—），男，高级工程师，主要研究方向：综合能源技术、清洁能源技术、双碳节能技术。E-mail：13698622826@163.com
- 基金信息：
  
  国家电网公司总部科技项目(5400-202316195A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20230727010
  中图分类号：
- 收稿：2023-07-27，
  
  修回：2023-10-27，
  
  网络出版：2023-11-10，
  
  纸质出版：2023-12-10
- 稿件说明：
移动端阅览
何晋伟,王坤放,王瑞琪等.电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制[J].电力系统自动化,2023,47(23):12-22.

HE Jinwei,WANG Kunfang,WANG Ruiqi,et al.Distributed Power Control for Hybrid Parallel Independent Power Supply System with Current Source and Voltage Source Converters[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(23):12-22.
何晋伟,王坤放,王瑞琪等.电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制[J].电力系统自动化,2023,47(23):12-22. DOI： 10.7500/AEPS20230727010.

HE Jinwei,WANG Kunfang,WANG Ruiqi,et al.Distributed Power Control for Hybrid Parallel Independent Power Supply System with Current Source and Voltage Source Converters[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(23):12-22. DOI： 10.7500/AEPS20230727010.

摘要

针对电流源型变流器和电压源型变流器共同支撑的混合型独立微电网，提出了一种适用于电流源-电压源变流器混合系统支撑独立微电网功率控制的新型下垂控制策略。其中，电压源型变流器仍采用传统的

、

下垂控制，而电流源型变流器通过虚拟电流矢量在电压定向轴方向的投影来模拟有功电流的大小；无功电流是基于电压源无功下垂控制的对偶性，结合

轴物理量之间的耦合特性，通过

轴电压计算得到，在不需要检测无功功率的基础上实现了无功功率的分布式控制。电流源仅通过电流环路便可实现和电压源之间合理的功率分配。通过建立小信号模型，对系统的稳定性进行了分析。最后，通过仿真验证了所提控制策略和参数设计的有效性。

Abstract

Aiming at the hybrid independent microgrid supported by current source and voltage source converters

a novel droop control strategy is proposed

which is suitable for the power control of independent microgrids supported by hybrid systems with current source and voltage source converters. Among them

the voltage source converter still adopts traditional

and

droop control

while the current source converter simulates the magnitude of active current by projecting a virtual current vector in the voltage directional axis direction. Based on the duality of voltage source reactive power droop control

combined with the coupling characteristics between

-axis physical quantities

the reactive current is calculated by

-axis voltage

which realizes the distributed control of reactive power without detecting reactive power. The current source can realize reasonable power distribution with the voltage source only through the current loop. The stability of the system is analyzed by establishing a small-signal model. Finally

the effectiveness of the control strategy and parameter design proposed in this paper is verified through simulations.

关键词

Keywords

references

张纯江，徐菁远，庆宏阳，等 . 主从结构微电网逆变器离网全过程平滑切换控制策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 23 ）： 125 - 133 .

ZHANG Chunjiang ， XU Jingyuan ， QING Hongyang ， et al . Seamless transferring control strategy for master-slave microgrid inverter in whole off-grid process ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 23 ）： 125 - 133 .

GANJIAN-ABOUKHEILI M ， SHAHABI M ， SHAFIEE Q ， et al . Seamless transition of microgrids operation from grid-connected to islanded mode ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 2106 - 2114 .

陈杰，陈新，冯志阳，等 . 微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 19 ）： 3089 - 3097 .

CHEN Jie ， CHEN Xin ， FENG Zhiyang ， et al . A control strategy of seamless transfer between grid-connected and islanding operation for microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 19 ）： 3089 - 3097 .

ROCABERT J ， AZEVEDO G M S ， LUNA A ， et al . Intelligent connection agent for three-phase grid-connected microgrids ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2011 ， 26 （ 10 ）： 2993 - 3005 .

吴宇奇，叶雨晴，马啸，等 . 下垂控制型微电网孤岛检测盲区通用性求解方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 10 ）： 106 - 114 .

WU Yuqi ， YE Yuqing ， MA Xiao ， et al . General solution method for non-detection zone of droop-controlled islanding detection in microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 106 - 114 .

王成山，杨占刚，王守相，等 . 微网实验系统结构特征及控制模式分析［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 1 ）： 99 - 105 .

WANG Chengshan ， YANG Zhangang ， WANG Shouxiang ， et al . Analysis of structural characteristics and control approaches of experimental microgrid systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 1 ）： 99 - 105 .

刘陈瑞扬，付立军，胡祺，等 . 柴发机组与逆变器并联运行暂稳态功率均分控制方法［J］. 电机与控制学报， 2022 ， 26 （ 3 ）： 10 - 21 .

LIU Chenruiyang ， FU Lijun ， HU Qi ， et al . Transient and steady-state power sharing control method for parallel operation of diesel generator set and inverter ［J］. Electric Machines and Control ， 2022 ， 26 （ 3 ）： 10 - 21 .

卜乐平，欧阳继能，王黎明，等 . 基于模式切换的舰船逆变器并网策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 14 ）： 3000 - 3009 .

BU Leping ， OUYANG Jineng ， WANG Liming ， et al . Grid-connected strategy for ship inverters and auxiliary generators based on mode switching ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 14 ）： 3000 - 3009 .

PAQUETTE A D ， RENO M J ， HARLEY R G ， et al . Sharing transient loads： causes of unequal transient load sharing in islanded microgrid operation ［J］. IEEE Industry Applications Magazine ， 2014 ， 20 （ 2 ）： 23 - 34 .

张雪妍，付立军，马凡，等 . 逆变器与柴油发电机组混合供电系统突卸负载的紧急控制策略［J］. 海军工程大学学报， 2018 ， 30 （ 4 ）： 47 - 53 .

ZHANG Xueyan ， FU Lijun ， MA Fan ， et al . Emergency control strategy of inverter and diesel generator hybrid power system under sudden load loss ［J］. Journal of Naval University of Engineering ， 2018 ， 30 （ 4 ）： 47 - 53 .

杨荣峰，于雁南，俞万能，等 . 新能源船舶并网逆变器电网支撑协调控制［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2141 - 2154 .

YANG Rongfeng ， YU Yannan ， YU Wanneng ， et al . New energy ship grid-connected inverter grid support and cooperative control ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2141 - 2154 .

MONSHIZADEH P ， DE PERSIS C ， MONSHIZADEH N ， et al . A communication-free master-slave microgrid with power sharing ［C］// 2016 American Control Conference（ACC）， July 6-8 ， 2016 ， Boston， USA ： 3564 - 3569 .

XING L ， WEI Q ， LI Y W . A new power converter for current source converter-based wind energy system ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2022 ， 69 （ 12 ）： 12851 - 12858 .

RADWAN A ， KHOURI I ， JIANG X C . Modeling and control of current-source converter-based AC microgrids ［C］// 2020 IEEE 8th International Conference on Smart Energy Grid Engineering （SEGE）， August 12-14 ， 2020 ， Oshawa， Canada ： 97 - 101 .

WEI B Z ， GUERRERO J M ， VÁSQUEZ J C ， et al . A modified droop control method for parallel-connected current source inverters ［C］// 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society ， October 23-26 ， 2016 ， Florence， Italy ： 5195 - 5200 .

DU W ， TUFFNER F K ， SCHNEIDER K P ， et al . Modeling of grid-forming and grid-following inverters for dynamic simulation of large-scale distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 2035 - 2045 .

WU W H ， ZHANG M M ， CHEN Y D ， et al . Sequence impedance modeling and stability comparative analysis of voltage-controlled VSGs and current-controlled VSGs ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2019 ， 66 （ 8 ）： 6460 - 6472 .

杨铭，曹武，赵剑锋，等 . 受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 19 ）： 5207 - 5223 .

YANG Ming ， CAO Wu ， ZHAO Jianfeng ， et al . Transient voltage support strategy for hybrid multi-converter of controlled voltage/current source converter ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 19 ）： 5207 - 5223 .

CHUNG S K . A phase tracking system for three phase utility interface inverters ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2000 ， 15 （ 3 ）： 431 - 438 .

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