并网逆变器类振荡器无锁相环功率/电压统一控制器
Oscillator-resembled Phase Locked Loop-less Unified Power and Voltage Controller for Grid-connected Inverter
- 电力系统自动化 2025年49卷第22期 页码：35-43
- 作者机构：
合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心，安徽省合肥市 230009
- 作者简介：
丁勇(1991—)，男，博士研究生，主要研究方向：新能源系统变流器控制。E-mail：yong_dsyuct@163.com
茆美琴(1961—)，女，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：微电网能量管理系统、电动汽车参与电网调度。E-mail：mmqmail@163.com
张金桃(1998—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电力电子系统建模与控制。E-mail：zjtmail@163.com
- 基金信息：国家自然科学基金资助项目(51577047);高等学校学科创新引智计划资助项目（“111”项目）(BP0719039)
DOI：10.7500/AEPS20250617001
中图分类号：收稿：2025-06-17，
修回：2025-08-25，
网络首发：2025-09-24，
纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
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丁勇,茆美琴,张金桃.并网逆变器类振荡器无锁相环功率/电压统一控制器[J].电力系统自动化,2025,49(22):35-43.
DING Yong,MAO Meiqin,ZHANG Jintao.Oscillator-resembled Phase Locked Loop-less Unified Power and Voltage Controller for Grid-connected Inverter[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):35-43.
丁勇,茆美琴,张金桃.并网逆变器类振荡器无锁相环功率/电压统一控制器[J].电力系统自动化,2025,49(22):35-43. DOI： 10.7500/AEPS20250617001.
DING Yong,MAO Meiqin,ZHANG Jintao.Oscillator-resembled Phase Locked Loop-less Unified Power and Voltage Controller for Grid-connected Inverter[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):35-43. DOI： 10.7500/AEPS20250617001.
摘要
新型电力系统建设要求并网逆变器控制能够灵活适应复杂电网工况。并网逆变器采用传统跟网/构网双模控制时存在模式切换、控制复杂问题，而采用虚拟振荡器控制时则存在控制参数多、设计烦琐问题。为此，文中借鉴虚拟振荡器控制模拟非线性振荡器振荡电压自建立原理，针对并网逆变器提出了一种基于类振荡器的无锁相环功率/电压统一控制器（OR-PLL-less UPVC）。该OR-PLL-less UPVC由功率控制模块、电压自建立模块及电压幅值调节模块组成。首先，介绍了OR-PLL-less UPVC各模块结构和工作原理，并分析了逆变器输出电压控制律。其次，建立了系统的状态空间模型以分析系统小信号稳定性。最后，通过仿真及实时控制器硬件在环实验，验证了所提OR-PLL-less UPVC在网侧线路阻抗、电网电压/频率等参数变化时均能自主调节逆变器端口电压，跟踪功率调度指令，以实现在复杂工况下的跟网/构网统一控制。
Abstract
The establishment of a new power system requires grid-connected inverters to be able to flexibly adapt to complex power grid conditions. The use of traditional dual-mode grid-following/grid-forming control for grid-connected inverters has problems of mode switching and complex control
while there exist problems of multiple control parameters and complicated design when virtual oscillator control is adopted. To this end
by referring to the oscillating voltage self-formation principle of nonlinear oscillators simulated through virtual oscillator control
an oscillator-resembled phase locked loop-less unified power and voltage controller (OR-PLL-less UPVC) for grid-connected inverters is proposed. The OR-PLL-less UPVC consists of power control module
voltage self-formation module
and voltage magnitude regulation module. First
the structure and operation principle of each module in OR-PLL-less UPVC are introduced
and the control law of the inverter output voltage is analyzed. Then
the state-space model of the system is established to analyze its small-signal stability. Finally
through simulation and real-time controller hardware-in-loop experiments
it is verified that the proposed OR-PLL-less UPVC can autonomously adjust the inverter port voltage under variations in parameters such as grid-side line impedance
power grid voltage/frequency
and track the power dispatching instructions
achieving the unified grid-following/grid-forming control under complex operating conditions.
关键词
Keywords
references
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