[發明專利]基于同步補償的微電網無功均分改進下垂控制方法

在審

• 申請號: 201711317449.0
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108233432A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 米陽;蔡杭誼;符楊;陳鑫;喻思;韓云昊;蘇向敬;黃玲玲;魏書榮
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發明涉及一種基于同步補償的微電網無功均分改進下垂控制方法，微網中各個分布式電源通過電壓源型逆變器VSI，再經過LC濾波器濾波后為母線提供的有功和無功功率，系統中各個DG在傳統下垂控制下工作，無功功率無法實現精確均分時，采用同步補償的改進下垂控制策略，該方法采用簡單的同步信號，DG均工作在無功均分環節，同步補償無功功率，修改下垂特性的電壓偏置。然后當其中一個DG輸出電壓降至限定最小值時，該本地控制器發出同步信號，各個DG工作在電壓恢復環節。最終實現無功功率均分和補償由無功功率均分引起的電壓降低。所提出的控制策略在系統正常運行、負荷投切、線路參數發生改變情況下均能使有功功率保持均分。

技術領域

本發明涉及一種微網下垂控制優化技術，特別涉及一種基于同步補償的微電網無功均分改進下垂控制方法。

背景技術

隨著全球范圍內的能源問題和環境問題的日益加劇，微電網受到了各國學者廣泛的關注。微電網是由分布式電源、負荷、儲能裝置、電力電子變換器、監控和保護裝置等構成的中小型發配電(文獻[1-2])，實現了DG的靈活控制(文獻[3-6])。微電網與傳統大電網系統不同的是，缺少慣性環節，所以DG的電力電子裝置接口是其控制的關鍵。

傳統下垂控制模擬電力系統發電機的行為，通過DG的頻率和電壓調整自身輸出功率。由于頻率是系統的全局量，所以有功功率可以實現均分(文獻[7])；但由于線路阻抗的不匹配使得各逆變器輸出電壓產生差異，從而無功功率無法實現精確均分，導致系統內產生無功環流，影響電能輸送效率，嚴重時甚至引起系統穩定性問題(文獻[8-9])。因此實現逆變器無功功率的精確均分，抑制無功環流是微電網研究的熱點問題之一。

文獻[10-11]根據不同線路等效阻抗產生的壓降，對逆變器實際輸出電壓進行不同程度的補償，使得最終的輸出電壓幅值相同從而達到無功功率精確分配的目標，但線路阻抗值數據難以精確獲知。文獻[12-13]構造虛擬電抗，等效為同時增加各DG的輸出阻抗，從而減少環流，但是增加DG的輸出阻抗，勢必引起更大的電壓偏差。文獻[14-15]引入母線電壓公共變量和積分環節，穩態時可精確均分負載，然而遠距離的母線電壓測量困難。文獻[16-17]提出了一種主動線路觀測器，可基于本地信號較精確地辨識出線路阻抗的實際值，基于該線路辨識結果，可有效對DG等效連接線路的不匹配電壓降得到補償，實現無功功率精確均分。但是該方法較為復雜，對微網結構要求很高，不適用于網狀等復雜結構。文獻[18]提出了一種自適應調節下垂系數的方法，將基準逆變器的輸出功率與各DG的輸出功率相比較，并自適應地調節各逆變器的下垂系數，該方法有效減小或消除了由線路阻抗和本地負荷不一致引起的系統環流，實現了功率均分，但是該方法在計算下垂系數時需要利用DG之間的信息，對于通信帶寬要求較高，不利于系統的設計。文獻[19]將無功偏差作用于有功/頻率下垂控制，產生有功擾動，再通過低寬帶通信發出同步信號，將該擾動作用到每個微源無功/電壓下垂控制，以此消除無功偏差。但該方案將產生頻率的波動，會影響微電網系統的穩定性。

文獻：

[1]王成山,李鵬.分布式發電、微網與智能配電網的發展與挑戰.電力系統自動化2010,34(2):10-23.

WANG Chengshan,LI Peng.Development and Challenges of DistributedGeneration,the Microgrid and Smart Distribution System[J].Automation ofElectric Power Systems,2010,34(2):10-14.

[2]Liu X,Wang P,Loh P C.A hybrid AC/DC microgrid and its coordinationcontrol[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2011,2(2):278-286.