[發明專利]一種全逆變器型微電網中同步定頻電流相量的產生方法

有效

• 申請號: 201711205539.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107732976B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 趙艷雷;徐丙垠;彭克;劉韓奇;徐化博;穆森
• 申請（專利權）人: 山東理工大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/38
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發明公開了一種全逆變器型微電網中同步定頻電流相量的產生方法，它利用GPS衛星授時信號作為全局同步參考信號控制微電網內所有可調度型分布式電源逆變器輸出頻率固定、相位一致的同步電流相量；根據微電網分布式電源電流?電壓下垂控制策略生成的電流幅值指令，并結合根據全局同步參考信號產生的相位指令得到完整的電流相量參考指令，調節可調度型逆變器的輸出電流相量的幅值，使電網電壓運行在合格的范圍內，從而形成同步定頻電流源微電網。本發明充分發揮了逆變器輸出電壓(電流)幅值、頻率、相位靈活可控的優點，將微電網的運行控制簡化為單一的電壓控制，顯著降低了全逆變器型微電網的運行控制難度。

技術領域

本發明涉及微電網的運行控制技術領域，具體地說是一種全逆變器型微電網中同步定頻電流相量的產生方法。

背景技術

微電網是分布式可再生能源高效利用的有效方式，微電網與大電網相結合是未來電力系統的發展方向。微電網是實現分布式可再生能源的就地利用的重要手段，并網型微電網在大電網故障時以孤島的方式運行，可以保證用戶的可靠供電。微電網中的分布式電源一般都是通過逆變器接入，其中光伏發電與風力發電等間歇性輸出電源容量占比高，受投資限制與運維成本的限制，往往缺少良好的通信條件，也不具備完善的運行監控與能量管理系統，獨立運行的微電網無法照搬大電網的運行控制方法。當前微電網研究的一個重要任務，就是突破傳統的大電網運行控制思維，充分發揮現代電力電子與控制技術的優勢，提出適合微電網特點的運行控制方法。

目前全逆變器型微電網主要有主從控制、對等控制和分層控制三種運行控制方法。

主從控制方法是目前實際微電網工程應用較多的控制方法，采用主從控制的獨立運行微電網中，主控電源采用電壓頻率(V/f)控制方式，輸出頻率50Hz幅值可調的電流，為系統提供電壓和頻率支撐；其它分布式電源采用功率(P/Q)控制，為系統提供功率支持。在主從控制策略下，主控逆變器運行于電壓源運行模式，其余從逆變器輸出電流與接入點電壓同相。

對等控制方法是目前微電網控制方法研究的熱點內容，對等控制微電網中的各分布式電源具有同等地位，根據接入點的就地電壓與頻率信息，模擬大電網的有功功率/頻率(P/f)和無功功率/電壓(Q/U)的下垂特性控制逆變器的輸出功率，將系統頻率與電壓維持在一個合適的范圍內。在下垂控制策略下，各逆變器輸出依據接入點頻率和電壓輸出相應的有功功率和無功功率，逆變器輸出電流相對接入點電壓的相位實時變化。

分層控制方法采用中央控制與就地控制兩層結構，底層控制一般采用下垂控制策略，通過上層控制優化分布式電源的有功與無功輸出，實現系統頻率與電壓的控制。它能夠使微電網系統內各單元具備自治性的同時保持協作性和系統的可靠性，實現微電網分布式協調控制的要求，即將部分控制權獨立分配給微電網中各部件，由各部件根據微電網中央控制器的調度指令自治運行的分布式協調控制方式。

在現行三種微電網運行控制策略中，(1)主從控制方法比較簡單，但要求主控電源的容量足夠大，能夠支撐起微電網的電壓；一旦主控電源因故障等原因退出運行，整個微電網將失去頻率支撐，無法維持正常運行。(2)對等控制方法的優點是分布式電源之間不需要建立通信連接，能夠實現分布式電源的即插即用；主要缺點是控制方法較復雜，存在大電網中固有的頻率與電壓穩定問題，而且配電線路的R/X比較高，不再滿足大電網中有功與無功的解耦控制規律，難以完全達到大電網的下垂控制效果。(3)分層控制方法及其實現都比較復雜，對通信系統要求高，且依然存在頻率與電壓穩定破壞的風險；同時其底層控制依然有對等控制方法中有功無功難以解耦的固有缺陷。

綜上所述，主從控制和分層控制要求各分布式電源之間或上下層控制之間需要高速通信系統，不能實現分布式電源的即插即用。對等控制不需要建立通信連接，但難以實現有功和無功按照容量比例分配，并存在逆變器間環流、功率振蕩以及電源頻率穩定問題。因此，上述三種控制策略中，不同接入點的分布式電源逆變器控制不在同一時間斷面上實現，各逆變器輸出電壓或電流不能實現全局同步，這也降低了各微源功率分配的精確性，加劇系統功率振蕩問題的發生。

發明內容