[發明專利]一種基于PI控制的微電網自適應下垂控制調節電壓頻率的方法

有效

• 申請號: 201510217423.3
• 申請日: 2015-05-04
• 公開（公告）號: CN104917170B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 金濤;劉對
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及微電網傳統下垂控制領域，特別是一種基于控制的微電網自適應下垂控制調節電壓頻率的方法。

背景技術

隨著能源和環境保護問題的日益突出，基于中小型清潔能源的分布式發電(DG)已得到高度重視和快速發展。隨著技術的不斷提高，越來越多的新能源以DG的形式接入主電網，與傳統的集中式能源系統相比，以新能源為主的DG向負荷供電，可以大大較少線路損耗，節省輸配電建設投資，又可以與大電網集中供電相互補充，是綜合利用現有資源和設備、為客戶提供可靠和優質電能的理想方式，可以達到更高的能源綜合利用效率，同時還可以提高電網的安全性。

以DG形成的微電網，在實際運行中需要解決的關鍵問題之一就是控制問題。即當微電網的負荷或網絡結構發生變化時，如何通過對微電網中各個DG進行有效的控制，以保證微電網在不同運行模式下都能都滿足負荷的電能質量要求的問題。

微電網能夠在并網運行和孤島運行兩種模式下運行。當微電網并網運行時，微電網內的各個DG只需要控制功率的輸出以保證微電網內部功率的平衡。由于微電網的總體容量相對于電網來說較小，因此 額定電壓和額定頻率都有電網來支持和調節。當微電網孤島運行時，微電網與電網連接斷開，此時微電網內部要保持電壓和頻率的額定值，就需要對其各個DG進行有效的控制以維持整個系統能夠穩定運行，保證系統的電壓及頻率在合理的范圍內。

目前，通常采用的三種控制方式為：傳統下垂控制方式、V/f控制方式、PQ控制方式。采用傳統下垂控制時，隨著負荷增大或減小將會使電壓幅值或頻率偏離額定值；這將取決于下垂特性和負荷的頻率/電壓敏感度。為了確保微電網的頻率/電壓恢復到額定值，則需要調節DG的輸出。而V/f控制方式主要運用于微電網孤島運行模式，采用V/f控制方法時需提前確定孤島運行條件下負荷與電源之間的功率匹配情況。采用PQ控制方式的DG并不能維持系統的頻率和電壓；如果是并網運行的微電網系統，則有常規電網維持頻率和電壓，如果是孤島運行的微電網系統，則系統中必須有維持頻率和電壓的DG。綜上可知，采用何種控制方式來控制系統電壓和頻率在合理的范圍內是微電網亟待解決的問題，其對提高供電可靠性及維持系統的穩定性具有重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種基于控制的微電網自適應下垂控制調節電壓頻率的方法，有利于調整微電網頻率和電壓，保證系統的電壓及頻率在合理的范圍內，從而提高其穩定運行能力。

本發明采用以下方案實現：一種基于控制的微電網自適應下垂控 制調節電壓頻率的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1：微電網進入孤島運行；

步驟S2：簡化微電網參數，得到分布式發電DG_j的輸出有功功率 以及分布式發電DG_j的輸出無功功率 其中U_j為分布式發電DG_j中逆變器輸出的電壓，U_p為分布式發電DG_j和微電網公共連接點的電壓，δ_j為微電網公共連接點的電壓與逆變器輸出的電壓的相角差，X_j為線路的電抗，ΔU為分布式發電DG_j中逆變器輸出的電壓U_j與分布式發電DG_j和微電網公共連接點電壓U_p的差值即:ΔU＝U_j-U_p；

步驟S3：采用下垂控制，并計算出此時負載運行的分布式發電DG_j輸出的電壓U_j與頻率f_j，其中其中， 和為空載時分布式發電DG_j輸出的電壓和頻率；m為分布式發電DG_j的下垂控制有功控制系數，n為分布式發電DG_j的下垂控制無功控制系數；

步驟S4：當負荷發生變化時，判斷是否分布式發電DG_j輸出的電壓與頻率偏額定值，若是，則進入步驟S5；

步驟S5：對步驟S3中所述分布式發電DG_j的下垂控制有功控制系數m以及分布式發電DG_j的下垂控制無功控制系數n進行修改，得到修改后的分布式發電DG_j的下垂控制有功控制系數m₁以及修改后的分布式發電DG_j的下垂控制無功控制系數n₁；