[發明專利]基于自適應虛擬阻抗的孤島交流微電網功率均分控制方法

在審

• 申請號: 201910020914.7
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109728604A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 米陽;顏麗;韓云昊;宋根新;蔡杭誼;蘇向敬;時帥;喻思
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/50;H02J3/24
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

本發明涉及一種基于自適應虛擬阻抗的孤島交流微電網功率均分控制方法，所述的孤島交流微電網包括多個分別通過逆變器并聯至公共母線的DG，所述的方法采用下垂控制實現功率分配，其特征在于，所述的方法引入自適應虛擬阻抗，自適應調整系統的無功分配，減少無功環流。與現有技術相比，本發明基于自適應虛擬阻抗，采用改進型下垂控制策略，首先實現系統功率的完全解耦，其次消除線路阻抗差異，實現無功功率均分，從而抑制無功環流。同時加入頻率恢復和電壓補償環節，使系統頻率和電壓始終穩定在額定值周圍，實現了無差調節。

技術領域

本發明涉及一種孤島交流微電網功率均分控制方法，尤其是涉及一種基于自適應虛擬阻抗的孤島交流微電網功率均分控制方法。

背景技術

近年來，微電網的發展受到國內外學者的廣泛關注。微電網是一種將分布式電源、負荷、儲能裝置、變流器以及監控保護裝置有機整合在一起的小型發配電系統，微電網能夠實現系統的自我控制、保護和管理，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。

將分布式電源(Distributed Generation，DG)組成微電網的形式運行，具有多方面的優點。在孤島運行模式下，并聯運行的DG通常采用下垂控制來實現功率的合理分配。傳統下垂控制不依賴于中央控制器的通信技術便可實現并聯DG按照各自容量來承擔公共負荷，但其分配精度受物理參數的影響。當并聯DG的等效線路阻抗不同時，傳統下垂控制不能實現系統功率的合理分配，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。因此，本發明研究目的首先是抑制無功環流，其次是解決下垂控制的有差調節。

“考慮無功功率協調的微網二級電壓控制[J].中國電機工程學報,2018,38(4)”提出了協調無功功率分配的二級電壓控制策略，結合直接電壓控制和間接無功控制的優點，以無功-電壓混合控制為目標，建立微網二級調壓模型，同時實現無功功率的合理分配和提高電壓控制精度。但該算法需要中央控制器通信技術，并且引入多個可調系數，其參數選取較為復雜。“基于線路阻抗辨識的微電網無功均分改進下垂控制策略[J].高電壓技術,2017,43(4)”提出主動線路觀測器可基于本地信號較精確地辨識出等效線路阻抗的實際值，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進行補償，從而實現無功功率的合理分配。但該測量方法較為復雜，實用性不高，對微電網結構要求很高，不適用于網狀等復雜結構。“基于同步補償的孤島微電網無功均分研究.電工技術學報”提出了一種基于同步補償的改進下垂控制策略，根據DG輸出電壓生成同步信號，使DG分別工作在無功均分模式和電壓恢復模式，同時實現無功均分和電壓恢復，但對通信的同步性要求較高，出現高延遲時策略可能會失效。“微網改進下垂控制策略研究[J].中國電機工程學報,2017,37”提出帶電壓補償的虛擬阻抗法，實現功率按容量分配的同時，電壓不出現大幅跌落，并提出以曲代直的反S下垂控制策略解決頻率越限問題。但反S型函數選取較為復雜，需要進行一一驗證，且很難找到最佳函數項。“Distributed Adaptive Virtual ImpedanceControl for Accurate Reactive Power Sharing Based on Consensus Control inMicrogrids[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2017,8(4)”采用一致性算法尋找無功不匹配值，并將不匹配值饋送到積分控制器以產生虛擬阻抗校正，控制策略不需要知道物理參數，同時基于動態一致性控制實現電壓恢復，但一致性算法建模較為復雜。

基于以上分析，微電網內環流不可能完全消除，并在一定范圍內允許存在，通過合理匹配DG間等效線路阻抗以實現DG按容量比例分配負荷和功率波動，是抑制環流的重要手段。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于自適應虛擬阻抗的孤島交流微電網功率均分控制方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：