下垂控制策略简述

在逆变器设计中，下垂控制主要是逆变器用来模拟同步发电机下垂外特性来对逆变器进行控制的一种方法。

而在低压微电网系统中，线路阻抗呈阻性，多个分布式电源采用P-V下垂控制。

微电网简化图如下：

 这里面的中央控制器是负责给各个逆变器给定功率信息的，也就是在逆变器仿真的时候给的Pref。

我们假设公共耦合点（PCC点）的角度为0，那么这个点的电压向量就是：Upcc∠0°。DGi的输出电压为Ui∠δi，线路阻抗为Zi=Ri+jXi。可以计算一下输出功率，简单的正弦交流电功率计算。

下面讲一个特别常见的简化！在很多论文里面都是这样处理的，要仔细看。

低压微电网中，线路阻抗一般是阻性（区别在VSG中我们将绕组视为感性阻抗，忽略电阻的情况，这里讲的是线路上的线路内阻），所以Ri>>Xi，可以忽略电感Xi，又因为δi很小，所以认为sinδi≈δi，cosδi≈1.

 那么可以简化成下面的样子：

 可见，有功功率主要受到电压幅值的影响，而无功功率主要受到相交差的影响。根据这个我们可以得到DGi的P-V下垂控制表达式：

 Ui*和fi*是空载时DGi的电压和频率，kpi和kqi是有功和无功下垂系数。

因为f在整个系统中是一样的，不会因为你加入了什么电容电阻就改变，所以对于每个逆变器来说，在相同的f下，Qi的分配都是均匀的，所以不需要考虑无功负荷的分配问题。而有功负荷就不一样了，由于线路阻抗啊，哪哪的内阻啊不一样，都会导致Ui的区别。这里定义一个阻抗系数：

 让我们来看看有功下垂控制有功负荷的分配：

 线路特性曲线和下垂曲线的交点是两个逆变器的实际工作点：(U1,P1)和(U2,P2)。P1≠P2，这就是有功功率均分的误差。

最后讲一下在我们VSG的控制中，这个下垂表现在哪里，下面是VSG的控制款图：

 这里面的kq就是有功下垂系数，我们在虚拟励磁方程中通过这个参数还有U，Q的参数，来得到输入给PWM信号生成层的电压参考幅值。同时，这个图的第一部分里面还表明了J（与H直接相关）和D（下垂系数）的位置。所以这个图很重要，看懂的话信息量很足。