单相逆变器并联控制：VSG模型与虚拟阻抗的应用

"一种新型的单相逆变器并联控制方法，通过引用三相虚拟同步发电机（VSG）的控制原理，解决了并联系统中的环流问题，实现了更有效的均流控制。该方法模拟同步发电机转子运动方程，消除无功功率与线路阻抗的耦合，同时加入虚拟阻抗，使系统表现得近似感性，减小线路阻抗对系统的影响。仿真结果显示，环流被显著抑制，电流谐波含量降低，系统频率保持稳定。VSG控制方法为单相并联逆变器提供了频率、相位和电压支撑，提高了系统的稳定性和应对突发事故的能力。" 在电力系统中，尤其是随着可再生能源的广泛接入，逆变器并联运行的情况日益普遍。传统的下垂控制策略在处理多逆变器系统时，由于线路阻抗的影响，可能导致环流问题，影响系统效率和稳定性。为解决这一问题，虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator, VSG）的概念应运而生。VSG是一种通过软件模拟同步发电机行为的控制技术，它能够赋予逆变器类似同步发电机的动态特性，包括惯性响应和电压频率支撑。 本文针对单相逆变器并联系统，提出了基于VSG的控制策略。首先，分析了单相逆变器并联运行时的均流控制，利用同步发电机转子运动方程来优化调速性能，以消除无功功率与线路阻抗间的耦合，从而实现更精确的功率分配。接着，引入虚拟阻抗，这使得系统表现为感性，有助于减少线路阻抗对系统整体性能的负面影响。 通过仿真，该方法成功抑制了并联系统的环流，将其降低到约0.008安培，同时在孤岛运行模式下，电流谐波含量仅为0.8%，表明了系统的谐波性能优异。此外，系统的频率能稳定在50赫兹，证明了VSG控制方法对于频率稳定性的贡献。该方法还为单相并联逆变器提供了电压支撑，增强了系统的电压和频率稳定性，提升了系统在面对突发事件时的自适应能力。 纯感性条件下的有功功率和无功功率调节是通过调整逆变器输出电压的相角和幅值来实现的，这与频率和电压的动态变化紧密相关。图2和图3的框图进一步揭示了这种调节机制，显示了如何通过频率和电压控制来影响系统的有功和无功功率输出。 将VSG技术应用于单相逆变器并联系统，不仅有效地抑制了环流，提高了系统的功率质量，还增强了系统的整体稳定性和动态响应，这对于未来分布式能源系统的集成和管理具有重要意义。