基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略

刘沁怡; 黄伟煌; 郭铸; 朱虹熹; 刘飞

doi:10.7500/AEPS20231005002

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基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略
- Reactive Power Sharing Strategy for Multiple Parallel Grid-forming Converters Based on Adaptive Virtual Impedance
- 电力系统自动化 2024年48卷第15期页码：122-130
- 作者机构：
  
  1.综合能源电力装备及系统安全湖北省重点实验室(武汉大学电气与自动化学院),湖北省武汉市 430072
  2.直流输电技术国家重点实验室(中国南方电网科学研究院有限责任公司),广东省广州市 510663
- 作者简介：
  
  刘沁怡(2001—)，女，硕士研究生，主要研究方向：新能源发电及控制技术。E-mail：qinyiliu@whu.edu.cn
  黄伟煌(1988—)，男，通信作者，博士，正高级工程师，主要研究方向：直流输电与电力电子控制保护。E-mail：huangweihuang@csg.cn
  郭铸(1991—)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向：直流输电与电力电子控制保护。E-mail：guozhu@csg.cn
- 基金信息：
  
  中国南方电网有限责任公司联合研究院科技项目(CGYKJXM20220325)
- DOI：10.7500/AEPS20231005002
  中图分类号：
- 收稿：2023-10-05，
  
  修回：2024-01-17，
  
  网络出版：2024-04-22，
  
  纸质出版：2024-08-10
- 稿件说明：
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刘沁怡,黄伟煌,郭铸等.基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略[J].电力系统自动化,2024,48(15):122-130.

LIU Qinyi,HUANG Weihuang,GUO Zhu,et al.Reactive Power Sharing Strategy for Multiple Parallel Grid-forming Converters Based on Adaptive Virtual Impedance[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(15):122-130.
刘沁怡,黄伟煌,郭铸等.基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略[J].电力系统自动化,2024,48(15):122-130. DOI： 10.7500/AEPS20231005002.

LIU Qinyi,HUANG Weihuang,GUO Zhu,et al.Reactive Power Sharing Strategy for Multiple Parallel Grid-forming Converters Based on Adaptive Virtual Impedance[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(15):122-130. DOI： 10.7500/AEPS20231005002.

摘要

由于变流器出口线路阻抗的不匹配，采用传统下垂控制策略的多并联构网型变流器难以实现无功功率的精确分配。为了提高无功功率分配精度，文中分析了并联变流器的功率分配机理，提出了一种将变流器的无功功率分配误差和输出电压相结合的自适应虚拟阻抗设计方法。基于该方法的无功功率分配策略在实际线路阻抗未知且分布式单元之间无互联通信的工况下，可实现无功功率高精度分配。该策略还可以改善引入虚拟阻抗存在的无功功率分配精度与输出电压跌落之间的矛盾，抑制变流器间的环流。此外，对变流器进行小信号稳定性分析以合理设计控制参数。硬件在环仿真的结果验证了所提控制策略的有效性。

Abstract

Due to the mismatch of the line impedance of each converter

it is difficult to realize the accurate reactive power sharing for multiple parallel grid-forming converters under the traditional droop control strategy. In order to improve the reactive power sharing accuracy

this paper analyzes the power sharing mechanism of the parallel converters and proposes an adaptive virtual impedance design method that combines the reactive power sharing error and the output voltage of the converter. Under the operation condition where the actual line impedance is unknown and there is no interconnection communication between distributed units

the reactive power sharing strategy based on the proposed method can achieve high reactive power sharing accuracy. It also improves the contradiction between the reactive power sharing accuracy and the output voltage drop that exists when the virtual impedance is introduced. And the circulating current between converters is suppressed. In addition

the small-signal stability analysis of the converter is performed to rationally design the control parameters. The hardware-in-loop simulation results verify the effectiveness of the proposed control strategy.

关键词

Keywords

references

盛万兴，吴鸣，季宇，等 . 分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及工程实践［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 8 ）： 2175 - 2186 .

SHENG Wanxing ， WU Ming ， JI Yu ， et al . Key techniques and engineering practice of distributed renewable generation clusters integration ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 2175 - 2186 .

刘迎澍，陈曦，李斌，等 . 多微网系统关键技术综述［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 10 ）： 3804 - 3820 .

LIU Yingshu ， CHEN Xi ， LI Bin ， et al . State of art of the key technologies of multiple microgrids system ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 3804 - 3820 .

郑重，苗世洪，李超，等 . 面向微型能源互联网接入的交直流配电网协同优化调度策略［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 1 ）： 192 - 207 .

ZHENG Zhong ， MIAO Shihong ， LI Chao ， et al . Coordinated optimal dispatching strategy of AC/DC distribution network for the integration of micro energy Internet ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 192 - 207 .

张世旭，李姚旺，刘伟生，等 . 面向微电网群的云储能经济-低碳-可靠多目标优化配置方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 1 ）： 21 - 30 .

ZHANG Shixu ， LI Yaowang ， LIU Weisheng ， et al . Economic， low-carbon and reliable multi-objective optimal configuration method of cloud energy storage for microgrid clusters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 1 ）： 21 - 30 .

HAN Y ， LI H ， SHEN P ， et al . Review of active and reactive power sharing strategies in hierarchical controlled microgrids ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2017 ， 32 （ 3 ）： 2427 - 2451 .

PAWAR B ， BATZELIS E ， CHAKRABARTI S ， et al . Grid-forming control for solar PV systems with power reserves ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 12 （ 4 ）： 1947 - 1959 .

陈杰，刘名凹，陈新，等 . 基于下垂控制的逆变器无线并联与环流抑制技术［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 7 ）： 1450 - 1460 .

CHEN Jie ， LIU Ming’ao ， CHEN Xin ， et al . Wireless parallel and circulation current reduction of droop-controlled inverters ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 7 ）： 1450 - 1460 .

刘子文，苗世洪，范志华，等 . 基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 4 ）： 795 - 806 .

LIU Ziwen ， MIAO Shihong ， FAN Zhihua ， et al . Accurate power allocation and zero steady-state error voltage control of the islanding DC microgird based on adaptive droop characteristics ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 795 - 806 .

徐远洋，王明渝 . 低压微电网中新型控制策略研究［J］. 太阳能学报， 2020 ， 41 （ 9 ）： 70 - 77 .

XU Yuanyang ， WANG Mingyu . Research on new control strategy in low-voltage microgrid ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2020 ， 41 （ 9 ）： 70 - 77 .

白小丹，苗虹，曾成碧，等 . 适用于低压微网中逆变器无功均分的改进下垂控制策略［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 4 ）： 1310 - 1318 .

BAI Xiaodan ， MIAO Hong ， ZENG Chengbi ， et al . Improved droop control strategy for reactive power sharing of inverters in low-voltage microgrids ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 4 ）： 1310 - 1318 .

谢沁园，王瑞田，林克文，等 . 基于端口电压积分与变下垂系数的逆变器并联下垂控制策略［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 6 ）： 1596 - 1607 .

XIE Qinyuan ， WANG Ruitian ， LIN Kewen ， et al . Droop control strategy of parallel inverters based on port voltage integration and variable droop coefficient ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 6 ）： 1596 - 1607 .

李祥山，杨晓东，张有兵，等 . 含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 1 ）： 198 - 204 .

LI Xiangshan ， YANG Xiaodong ， ZHANG Youbing ， et al . Coordinated control of DC microgrid considering bus voltage compensation and load power dynamic sharing ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 198 - 204 .

米阳，蔡杭谊，宋元元，等 . 基于同步补偿的孤岛微电网无功均分研究［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 9 ）： 1934 - 1943 .

MI Yang ， CAI Hangyi ， SONG Yuanyuan ， et al . Study on reactive power sharing of island microgrid based on synchronous compensation ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 9 ）： 1934 - 1943 .

DHEER D K ， GUPTA Y ， DOOLLA S . A self-adjusting droop control strategy to improve reactive power sharing in islanded microgrid ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 1624 - 1635 .

HOANG T V ， LEE H H . An adaptive virtual impedance control scheme to eliminate the reactive-power-sharing errors in an islanding meshed microgrid ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2018 ， 6 （ 2 ）： 966 - 976 .

CHEN Z ， PEI X J ， YANG M ， et al . An adaptive virtual resistor （AVR） control strategy for low-voltage parallel inverters ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 1 ）： 863 - 876 .

MOHAMMED N ， LASHAB A ， CIOBOTARU M ， et al . Accurate reactive power sharing strategy for droop-based islanded AC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2023 ， 70 （ 3 ）： 2696 - 2707 .

FAN B S ， LI Q K ， WANG W ， et al . A novel droop control strategy of reactive power sharing based on adaptive virtual impedance in microgrids ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2022 ， 69 （ 11 ）： 11335 - 11347 .

HE J W ， PAN Y W ， LIANG B H ， et al . A simple decentralized islanding microgrid power sharing method without using droop control ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 6 ）： 6128 - 6139 .

DENG F ， YAO W L ， ZHANG X B ， et al . A decentralized current sharing strategy for islanded resistive microgrids based on iterative virtual impedance regulation ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2022 ， 18 （ 6 ）： 3958 - 3969 .

ZHU Y X ， ZHUO F ， WANG F ， et al . A wireless load sharing strategy for islanded microgrid based on feeder current sensing ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2015 ， 30 （ 12 ）： 6706 - 6719 .

王俊凯，牟龙华，刘鑫 . 基于动态虚拟阻抗的多并联逆变器间环流抑制控制策略［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 4 ）： 94 - 100 .

WANG Junkai ， MU Longhua ， LIU Xin . Control strategy based on dynamic virtual impedance to suppress circulating current between multiple parallel inverters ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 4 ）： 94 - 100 .

张继红，赵锐，刘云飞，等 . 低压微网阻性逆变器并联运行控制策略［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 1 ）： 136 - 146 .

ZHANG Jihong ， ZHAO Rui ， LIU Yunfei ， et al . Resistive inverters output impedance parallel operation strategy in low-voltage microgrid ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 1 ）： 136 - 146 .

GUPTA Y ， PARGANIHA N ， RATHORE A K ， et al . An improved reactive power sharing method for an islanded microgrid ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2021 ， 57 （ 3 ）： 2954 - 2963 .

耿英明，侯梅毅，朱国防，等 . 基于虚拟阻抗的微电网有功均分阻性下垂控制策略［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 10 ）： 132 - 138 .

GENG Yingming ， HOU Meiyi ， ZHU Guofang ， et al . Resistive droop control strategy of active power distribution for microgrid based on virtual impedance ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 10 ）： 132 - 138 .

HU Y L ， XIANG J ， PENG Y G ， et al . Decentralised control for reactive power sharing using adaptive virtual impedance ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2018 ， 12 （ 5 ）： 1198 - 1205 .

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