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控制与算法 下垂控制 ★ 5.0

一种适用于并网级联逆变器的通用下垂控制

A Universal Droop Control for Grid-Connected Cascaded Inverters

作者 Zexiong Wei · Yao Sun · Xiaochao Hou · Mei Su · Kai Sun
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2025年10月
技术分类 控制与算法
技术标签 下垂控制
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 级联逆变器 分散控制 通用下垂控制 电网电压适应性 实验验证
语言:

中文摘要

级联逆变器的分散控制因其高度的灵活性和可扩展性而备受关注。在并网模式下,现有的分散控制方法要么在电网电压骤降时容易导致系统不稳定,要么无法提供一次电压/频率支撑。为解决这一问题,本文提出了一种具有电网电压适应性和主动支撑能力的通用 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\omega/P\text{-} Q$</tex-math></inline-formula> 和 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$V/Q$</tex-math></inline-formula> 下垂控制方法。具体而言,通过在频率下垂控制律中加入无功功率项来提高系统的鲁棒性。同时,该方法还能实现电网形成支撑和自主功率平衡,为实际的级联光伏/储能应用提供了一个通用的控制框架。最后,实验结果验证了所提出的控制策略的有效性。

English Abstract

Decentralized control of cascaded inverters attracts much attention due to its high flexibility and scalability. In the grid-connected mode, the existing decentralized control methods either tend to destabilize under grid-voltage dip or fail to provide primary voltage/frequency support. To address this issue, this article proposes a universal droop control of /P- Q & V/Q with grid voltage adaptability and active support capability. Specially, the system robustness is improved by adding reactive power item into the frequency droop control law. Meanwhile, it can also realize grid-forming support and autonomous power balance, which offers a universal control framework for practical cascaded PV/storage application. Finally, the experimental results validate the proposed control strategy.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务角度来看,这项针对级联逆变器并网下垂控制的研究具有重要的战略价值。论文提出的通用ω/P-Q与V/Q下垂控制方法,直接契合公司在大规模光储一体化系统中面临的核心技术挑战。

在技术价值层面,该方案解决了现有分散式控制的两大痛点:一是提升了电网电压跌落时的系统稳定性,这对于阳光电源在弱电网地区部署的光储项目至关重要;二是实现了一次调频调压支持能力,使级联逆变器系统能够主动参与电网支撑,这与国内外电网公司对新能源场站"构网型"能力的要求高度吻合。特别是通过在频率下垂中引入无功功率项增强鲁棒性的设计,为阳光电源多机并联系统的协调控制提供了新思路。

从产品应用角度,该技术框架的高灵活性和可扩展性特征,非常适合阳光电源的模块化逆变器产品线和分布式储能系统。其分散式控制架构可降低通信依赖,提高系统可靠性,同时支持自主功率平衡,这对于公司推广的工商业储能解决方案和户用光储系统具有直接应用价值。

技术成熟度方面,论文已通过实验验证,但从实验室到大规模商业化应用仍需进一步工程化验证。主要挑战包括:不同容量级联单元间的参数协调优化、复杂电网工况下的动态性能评估,以及与现有产品控制策略的兼容性。建议公司技术团队深入评估该方案在1500V大功率系统和多场景适应性方面的潜力,并考虑将其纳入下一代智能逆变器平台的技术储备。