T型三电平逆变器在微电网中的VSG与PQ控制策略研究

1. 项目概述

在分布式能源快速发展的背景下，局域微电网作为整合分布式电源、提升能源利用效率的重要载体，其稳定运行与控制策略成为研究热点。T型三电平逆变器凭借输出波形质量高、开关损耗小、效率高的优势，在微电网中得到广泛应用。本项目研究基于虚拟同步发电机（VSG）控制和PQ控制的两台T型三电平逆变器构成局域微电网的控制策略与运行特性。

1.1 系统架构设计

系统由两台T型三电平逆变器并联组成，采用不同的控制策略：

• 第一台逆变器采用VSG控制策略，模拟微电网主电源
• 第二台逆变器采用PQ控制策略，模拟光伏分布式电源并网

两台逆变器共用直流侧电源和交流侧负载，形成独立的局域微电网系统。系统融入中点电位平衡控制、SPWM调制及双闭环控制技术，确保系统稳定运行。

1.2 核心技术创新点

本项目的主要创新点包括：

1. 将VSG控制与PQ控制策略有机结合，充分发挥两种控制策略的优势
2. 针对T型三电平逆变器的特点，优化设计中点电位平衡控制算法
3. 改进SPWM调制技术，提高输出波形质量
4. 优化双闭环控制参数，提升系统动态响应性能

2. 关键技术解析

2.1 T型三电平逆变器拓扑分析

T型三电平逆变器主回路由三个单相T型逆变器组成，直流侧采用两个串联电容分压，形成正母线、负母线和中点电位。与传统两电平逆变器相比，具有以下优势：

T型三电平逆变器每相由四个功率开关管组成，通过不同开关组合可实现正电平、零电平和负电平三种输出状态。但运行中容易出现中点电位偏移问题，需要专门的控制策略。

2.2 VSG控制原理与实现

VSG控制通过模拟同步发电机的物理特性，使逆变器具备同步发电机的惯性和阻尼特性。核心控制模块包括：

1. 虚拟转子运动控制模块

   • 模拟同步发电机转子运动方程
   • 实现频率动态调节
   • 通过虚拟惯性减缓频率波动

2. 虚拟励磁控制模块

   • 模拟同步发电机励磁调节特性