一種孤島微電網(wǎng)自適應(yīng)功率均分和電壓恢復(fù)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及微電網(wǎng)控制領(lǐng)域，尤其是一種孤島微電網(wǎng)無通訊的自適應(yīng)功率均分和 電壓恢復(fù)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，微電網(wǎng)W其微型、清潔、友好、自治、即插即用等特點(diǎn)獲得廣泛的關(guān)注，它 是分布式發(fā)電單元、負(fù)荷、儲能裝置等的有機(jī)結(jié)合，既可W與公共電網(wǎng)并網(wǎng)連接一一并網(wǎng)運(yùn) 行模式，也可W脫網(wǎng)運(yùn)行一一孤島運(yùn)行模式，形成了環(huán)境友好型發(fā)電方式。
[0003] 其中，孤島微電網(wǎng)中各分布式發(fā)電單元的功率均分對于保證其可靠、安全、長期穩(wěn) 定運(yùn)行十分重要，傳統(tǒng)下垂控制W其無互聯(lián)線的優(yōu)勢在微電網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用。但是，在孤 島微電網(wǎng)中，傳統(tǒng)下垂控制逆變器輸出功率根據(jù)線路阻抗大小分配，不能自適應(yīng)調(diào)節(jié)有功 功率的均衡；由于頻率為全局變量，受頻率控制的無功功率平均分配。因此，傳統(tǒng)下垂控制 雖然具有較好冗余性、無通訊、可擴(kuò)展、即插即用等優(yōu)勢，但也存在功率不均分、電壓偏移額 定值等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種無通訊、控制簡便的孤島微電網(wǎng)自適應(yīng)功率均分和電壓 恢復(fù)控制方法。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了 W下技術(shù)方案：本發(fā)明所述微電網(wǎng)包括若干逆變器、負(fù) 載、公共連接點(diǎn)，微電網(wǎng)母線與380V電網(wǎng)相連接，每個逆變器上設(shè)有電壓傳感器和電流傳感 器，所述控制方法的步驟如下：
[0006] 步驟1，應(yīng)用于分布式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，各個逆變器通過電壓傳感器和電流傳感器 獲得自身的輸出電壓和輸出電流，計(jì)算出該逆變器的輸出有功功率和無功功率，在經(jīng)過低 通濾波器獲得平均有功功率和平均無功功率。
[0007] 步驟2,利用采樣周期控制方法，逆變器采用無通訊的改進(jìn)電壓下垂控制和傳統(tǒng)頻 率下垂控制實(shí)現(xiàn)無通訊的功率均分：
，各逆變 器分配相同的電壓下垂系數(shù)Kp和頻率下垂系數(shù)Kg，En+i和f合成電壓閉環(huán)的電壓給定；
[0008] 式中，En+i為第n+1采樣周期參考電壓的幅值;En表示第n個采樣周期下垂控制電壓 幅值參考值；A En為因下垂控制第n個采樣周期電壓下垂量;Kp為電壓下垂系數(shù);Pn表示第n 個采樣周期逆變器輸出有功功率；
[0009] f為第n+1采樣周期參考電壓的頻率;fref為參考頻率;Kq表示頻率下垂系數(shù);Q表示 第n+1采樣周期的無功功率。
[0010] 步驟3,在改進(jìn)電壓下垂控制中加入電壓恢復(fù)，本地脈沖高電平時，各逆變器電壓 幅值參考根據(jù)輸出無功功率進(jìn)行相同程度的電壓補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)電壓恢復(fù);本地脈沖低電平時， 下垂控制電壓幅值參考根據(jù)輸出有功功率進(jìn)行不同程度的電壓下垂，實(shí)現(xiàn)功率均分;利用 本地脈沖實(shí)現(xiàn)功率均分和電壓恢復(fù)的協(xié)調(diào)控制，同時實(shí)現(xiàn)功率均分和電壓恢復(fù)。
[00"]利雕備樹王鄕輸芽觸灰遲巧辦謝空制白妨勸
[0012]式中，H表示本地脈沖高電平；
[001引 L表示本地脈沖低電平；
[0014] K表示本地脈沖第K個脈沖序列；
[001引EKconst為第K個本地脈沖低電平結(jié)束時電壓下垂保持量；
[0016] A E(K-I)EDnst為第K-I個本地脈沖序列高電平結(jié)束時電壓補(bǔ)償保持量；
[0017] EKdEDnst為第K個本地脈沖序列的低電平結(jié)束時電壓下垂保留值；
[0018] Kq為改進(jìn)下垂控制的電壓補(bǔ)償系數(shù)；
[0019] Kp為改進(jìn)下垂控制的下垂系數(shù)；
[0020] EKn為第K個本地脈沖序列中第n個采樣周期的參考電壓的幅值；
[0021 ] EK(n-：L)為第K個本地脈沖序列中第(n-1)個采樣周期的參考電壓幅值；
[0022] 化(n-i)為第K個本地脈沖序列中第(n-1)個采樣周期的無功功率；
[0023] PK(n-i)為第K個本地脈沖序列中第(n-1)個采樣周期的有功功率；
[0024] 本發(fā)明的工作過程大致如下：
[0025] 根據(jù)低壓微電網(wǎng)中的功率傳輸特性，在每個采樣周期中，逆變器根據(jù)自身輸出功 率調(diào)節(jié)輸出電壓，使得輸出功率較大的分布式發(fā)電單元電壓降落較大，從而在下個采樣周 期減小其輸出功率大小，達(dá)到功率均分的效果;另外，利用頻率運(yùn)一全局變量進(jìn)行電壓補(bǔ)償 實(shí)現(xiàn)電壓恢復(fù)，受頻率控制的無功功率始終均分，電壓給定根據(jù)無功功率進(jìn)行相同程度的 補(bǔ)償，使輸出電壓維持在額定值附近;功率均分和電壓恢復(fù)是在本地脈沖信號控制下協(xié)調(diào) 進(jìn)行。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：在實(shí)現(xiàn)多并聯(lián)分布式發(fā)電單元功率均分 和電壓恢復(fù)時，不存在控制層面和逆變器之間的任何通訊，保證了微電網(wǎng)冗余性、拓展性和 即插即用性，有效增強(qiáng)可靠性，適合于分布式特點(diǎn)的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明中單臺分布式發(fā)電單元與母線連接等效電路圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明方法的功率均分調(diào)節(jié)過程時序圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明方法的功率均分下垂控制原理圖。
[0030] 圖4為本發(fā)明方法的功率均分和電壓恢復(fù)協(xié)調(diào)控制時序圖。
[0031 ]圖5為本發(fā)明方法的功率均分和電壓恢復(fù)協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)框圖。
[0032] 圖6為本發(fā)明方法的=臺分布式發(fā)電單元并聯(lián)運(yùn)行仿真結(jié)果。
[0033] 圖中符號含義：
[0034] 圖1中一一P、Q分別為逆變器注入到公共連接點(diǎn)PCC的有功功率、無功功率;E和Vpcc 分別為逆變器輸出電壓幅值和PCC電壓幅值；S為輸出電壓和PCC電壓相角差；Zl為線路阻 抗;R、X分別為線路阻抗的阻性成分和感性成分;j為復(fù)數(shù)表達(dá)中的虛數(shù)單位。
[003引圖2中--時gi、Pdg2化ips、E2ps)為兩臺分布式發(fā)電單元(DGi和DG2)輸出的有功功率 (輸出電壓幅值）；Pl0、P20化10、E20)是在傳統(tǒng)下垂控制下兩臺逆變器輸出有功功率(輸出電壓 幅值）;？1。、口2。巧1。、62。)是在改進(jìn)下垂控制下第11個采樣周期兩臺逆變器輸出有功功率(輸出 電壓幅值）；Pl(n+l)、P2(n+：L)巧l(n+l)、E2(n+l))是在改進(jìn)下垂巧制下第n+1個義樣周期兩臺逆變器 輸出有功功率(輸出電壓幅值）;nth和(n+l)th分別代表第n和第n+1個采樣周期。
[0036] 圖 3 中--Pl(n-l)、P2(n-l) (El(n-l)、E2(n-l))是在改進(jìn)下垂擔(dān)制下DGl和DG2第n-1 個米樣 周期兩臺逆變器輸出有功功率(輸出電壓幅值）；Pln、P2n化ln、E2n)是在改進(jìn)下垂控制下DGl和 DG2第n個采樣周期兩臺逆變器輸出有功功率(輸出電壓幅值）瓜(n+l)、E2(n+l)分別為第n+1采 樣周期時DGi和DG2參考電壓幅值;Vpccn、Vpcc(n+i)分別為第n、n+l采樣周期PCC電壓幅值;n、n+l 分別為第n、n+l個采樣周期；A Pn和A Pn+i分別為第n和第n+1個采樣周期兩臺逆變器輸出有 功功率偏差;C、D分別表示第n和第n+1采樣周期穩(wěn)定狀態(tài);Ci、C2分別表示第1和第2臺逆變器 C狀態(tài)時運(yùn)行穩(wěn)定點(diǎn)；Di、化分別表示第1和第2臺逆變器D狀態(tài)時運(yùn)行穩(wěn)定點(diǎn)；Kp為改進(jìn)下垂 控制的下垂系數(shù)；
[0037] 圖4中--Eid、E2d分別為僅受功率均分控制電壓成分瓜、E2分別為功率均分和電 壓恢復(fù)綜合控制的電壓;時gi、Pdg2分別為兩臺逆變器輸出有功功率;H、L為本地脈沖高、低電 平;K為本地脈沖信號的第K個脈沖序列;K+1為本地脈沖信號的第K+1個脈沖序列；A E為受 電壓恢復(fù)控制的電壓成分；AE(K-I)Const為K-I本地脈沖信號高電平結(jié)束時電壓補(bǔ)償?shù)谋Ａ?值;AElfccmst為本地脈沖信號K高電平結(jié)束時電壓補(bǔ)償?shù)谋Ａ糁?EKdEDnst為第K個脈沖的低電 平結(jié)束時電壓下垂保留值;ElKdwnst為逆變器1的第K個脈沖的低電平結(jié)束時電壓下垂保留 值瓜Kdconst為逆變器2的第K個脈沖的低電平結(jié)束時電壓下垂保留值瓜(K+l)dconst為逆變器1 的第K+1個脈沖的低電平結(jié)束時電壓下垂保留值;E2(K+l)dconst為逆變器2的第K+1個脈沖的低 電平結(jié)束時電壓下垂保留值；
[003引圖5中一VDGi(i = l，2)分別為第i臺逆變器輸出電壓;Pi、qi分別為第i臺逆變器瞬 時有功功率、無功功率;Pi、化分別為第i臺逆變器平均有功功率、無功功率;Kp、Kq分別為改 進(jìn)下垂控制的下垂系數(shù)和電壓補(bǔ)償系數(shù);Si為第i臺逆變器輸出電壓和PCC電壓相角差;Ei為 第i臺逆變器參考電壓幅值；為第i臺逆變器參考電壓角頻率;Vrefi為第i臺逆變器參考電 壓;Eref為額定電壓幅值J表示積分函數(shù);S/H表示采樣保持器;LPF表示低通濾波器;EsinS 表示正弦合成，用于將Ei和Si合成正弦量。
[0039 ]圖6中--Pi、P2、P3分別表示第1、2、3臺逆變器輸出有功功率;kW表示有功功率的 單位，千瓦;Qi、化、Q3分別表示第1、2、3臺逆變器輸出無功功率;kvar表示有功功率的單位， 千瓦;Vpcc表不PCC電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0041] 圖1是單臺分布式發(fā)電單元與母線連接等效電路圖，其中R〉〉X。忽略感性成分其功 率傳輸特性表達(dá)式為：，E、Vpcc分別為逆變器輸出電壓幅值和PCC點(diǎn)電壓 幅值，
[0042] P、Q分別為逆變器注入到PCC的有功功率和無功功率，R為線路電阻。逆變器檢測自 身輸出電壓和輸出電流計(jì)算有功功率?和無功功率9，根據(jù)下垂控制?? '^^調(diào)節(jié)逆 變器輸出電壓的頻率和幅值，D