隨著可再生能源并網需求的增加和交流配電資源緊張問題的日益嚴峻，直流配電技術以其有利于清潔能源的接入、減少變換環(huán)節(jié)、可控性強、電能質量問題少、線路損耗低等優(yōu)點，成為國內外研究的焦點。

但直流配電網的發(fā)展目前面臨兩方面的挑戰(zhàn)：一是從系統(tǒng)角度，研究直流配電網的故障診斷保護和系統(tǒng)運行控制等技術；二是從設備角度，實現直流斷路器、故障限流器、大容量DC-DC換流器等關鍵設備的標準化、產品化和工業(yè)化。

上述挑戰(zhàn)使得直流配電網在短期內不會取代交流配電網，交、直流配電網揚長避短、優(yōu)勢互補、協(xié)調發(fā)展是配電網發(fā)展的趨勢。交直流配電系統(tǒng)通過電壓源型換流器（Voltage-Source Converter, VSC）連接，隨著交直流配電網協(xié)調發(fā)展以及交流異步電網互聯需求日益增多，逆變器的并聯運行不可避免。

此外，高比例可再生能源并網成為未來電力系統(tǒng)的重要特征，可再生能源和儲能多通過逆變器接入電力系統(tǒng)，當前依靠同步發(fā)電機維持頻率和電壓穩(wěn)定的電力系統(tǒng)將變得更依賴逆變器的協(xié)調控制以維持系統(tǒng)穩(wěn)定，考慮可靠性的要求，逆變器應具備在無同步發(fā)電機的情況下向系統(tǒng)提供調頻和調壓的能力。逆變器能否協(xié)調控制支撐交流配電網的電壓和頻率是決定高滲透率可再生能源電力系統(tǒng)能否實現的關鍵技術。

目前多逆變器并聯的控制技術研究多集中在不間斷電源（Uninterruptible Power Supply, UPS）和微電網領域，其網絡架構相對簡單，各逆變器連接于同一母線或電氣距離很短，分析多逆變器并聯之間的穩(wěn)定性及環(huán)流問題可忽略逆變器之間的網絡參數。

交直流配電網中逆變器之間存在一定的空間距離，無法忽略網絡參數的影響，其功率均分控制及穩(wěn)定性問題具有自身的特點，并且對電能質量的要求更高，是配電網運行控制的關鍵技術問題，值得深入研究。

本文首先給出交直流配電網中逆變器并聯運行的應用場景，然后考慮配電網的空間跨度大、網絡參數分布不均的特點，建模分析逆變器間環(huán)流的產生機理，并總結和評述了多逆變器并聯運行的基本控制方法，尤其對下垂控制存在的功率耦合、功率均分、電能質量問題及其相應的控制方案進行了解析。最后指出適用于交直流配電網的逆變器并聯運行控制方法以及未來的研究方向。

圖1 區(qū)域電網互聯結構

圖2 負荷中心直流供電結構

圖3 可再生能源直流外送結構

逆變器并聯控制技術的對比與展望

• 1 逆變器并聯控制技術的對比

逆變器并聯控制技術主要包括需要通信的集中控制、主從控制、分散邏輯控制和不需要通信的下垂控制，表1對比了其優(yōu)缺點。

• 2 改進下垂控制的總結

傳統(tǒng)下垂控制存在三個問題：功率耦合、無功功率分配不均以及頻率和電壓偏差。用以解決上述問題的改進下垂控制方法總結見表2。

表1 逆變器并聯控制技術的優(yōu)缺點比較

表2 改進下垂控制的總結

• 3 逆變器并聯控制技術的展望

由于交直流配電網空間跨度大且逆變器數量多，相對于需要通信互聯線的集中控制、主從控制和分散邏輯控制，不需通信的下垂控制適用性更強，但需要解決傳統(tǒng)下垂控制存在的三個問題。

此外，考慮到電力載波通信技術的發(fā)展以及其在逆變器并聯運行中應用的可能性，對適用于直流配電網中逆變器并聯控制的幾種方法以及未來的研究方向進行展望。

（1）對于改進下垂控制，通常利用二次控制實現功率均分及消除頻率/電壓偏差，二次控制中，不需通信的自治控制仍是研究的重點所在。但如果自治控制的效果不佳，則二次控制中采用點對點通信的分布式控制技術更為適合，相對于集中式控制而言，分布式控制的冗余度高、經濟性更好。

（2）基于電力載波通信的控制技術是解決直流配電網逆變器間電氣距離大、通信線存在硬件故障瓶頸的有效方法，其實質是將通信信號編碼和調制后經通過電力線路傳輸至逆變器，解調和解碼后得到通信信號。此方法用電力線路取代復雜的通信互聯線以提高下垂控制的并聯控制效果，均流精度高且可靠性高，研究空間大，但存在信號調制和解調帶來的高頻信號干擾問題，同時對數據處理的實時性和快速性要求較高，值得進一步研究。

結論

本文對逆變器并聯運行控制技術在交直流配電網中的應用進行了探討，主要完成了以下兩方面的工作：

1）結合直流配電技術優(yōu)勢顯著及可再生能源發(fā)展迅速的現狀，提出了交直流配電網中逆變器并聯運行的典型應用場景。

2）針對直流配電技術應用場景中的多逆變器并聯運行問題，建模分析了逆變器環(huán)流的產生機理，對多逆變器并聯運行的控制方法，尤其是適用性較強的下垂控制進行了評述，討論給出了適用于交直流配電網的逆變器并聯控制方法以及對未來的研究方向進行了展望。