[發明專利]基于改進下垂算法的用于光伏低壓微電網的功率控制方法

在審

• 申請號: 201910084657.3
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109672167A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 蘇文聰;周震塵;金濤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10
• 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

本發明涉及一種基于改進下垂算法的用于光伏低壓微電網的功率分配控制方法，傳統的控制策略在負載分配方面效果較差，換流器間存在環流，且由于較高的下垂增益，其電壓控制能力不強。從加強電壓恢復和利用修正的下垂參數進行實時的電壓偏移調整出發，本發明采用基于比例下垂指標的自適應的下垂計算方法來改善傳統方法的不足，通過隨時間變化的下垂參數提供了更好的負載分配效果。

技術領域

本發明涉及低壓直流微電網下垂控制領域，具體涉及一種基于改進下垂算法的用于光伏低壓微電網的功率控制方法。

背景技術

分布式能源(DERs)是現代電力系統的設計、開發和控制的關鍵因素。微電網被定義為具有類似太陽能、風能、燃料電池等分布式能源集群的小規模電網，通過電力電子設備將儲能裝置和負載互相連通。微電網可以幫助終端用戶不僅依賴來自主網的電能，同時也能產生、控制、存儲以及從當地的電力系統獲取能源。

分布式電源的廣泛互連導致出現了交流、直流及混合形式的微電網。交流微電網運行和控制處理潮流、負載分配、電壓調節和各類電能質量問題。此外，直流微電網克服了交流系統的主要缺點如無功功率控制、趨膚效應和頻率同步等。因此，直流微電網的控制是簡單高效并且可靠的。因此，低壓(LV)配電系統正經歷向直流的轉變。

光伏(PV)直流微電網的設計和控制的主要問題在于：換流器拓撲結構選擇、電壓控制、負載分配及能源管理等。現今，在負載電流分配領域，主要采用主從電流(MSC)分配方案，其屬于有源均流方法。在這種方法中，在換流器之間一個采用共同的電流分配母線來生成有效的參考電平。然而MSC的主要缺點在于，因為平均總負載電流用于生成實際參考電平，因此一旦出現故障，則電流分配母線會使整個系統無法工作。下垂控制方法廣泛用于在每個換流器上放置虛擬輸出阻抗來進行負載分配，下垂控制方法可劃分為分散控制方式、利用通信的集中控制方式和利用通信的分布式控制。

當采用傳統的下垂控制方式時，隨著負載的增大或者減小，會使得系統的電壓偏離額定值，造成各換流器的負載分配失衡，微電網系統的能源利用效率就會降低。因此，采用改進的電壓控制方法來控制系統電壓在合理范圍內和多個光伏系統之間的負載合理分配是一個非常重要的課題，其對提高微電網的可靠性和維持系統的穩定性具有十分重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于改進下垂算法的用于光伏低壓微電網的功率控制方法，有效地把系統電壓實時控制在合理范圍內，并且優化了對負載的分配，從而提高了系統的運行穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于改進下垂算法的用于光伏低壓微電網的功率控制方法，提供一個包括光電池組、換流器和負載在內的兩換流器簡化電路模型，包括以下步驟：

步驟S1:構建光電池組的數學模型；

步驟S2:根據光電池組的數學模型，得到換流器的輸出電流；

步驟S3:從換流器中取出輸出電流反饋，將輸出電流反饋量乘以各自的下垂電阻，再將參考電平減去上述的乘積，得到修正的新的參考電平信號；

步驟S4:構建直流微電網的PDI算法模型；

步驟S5:根據PDI算法模型，計算參考電流；

步驟S6:將輸入電流和輸出電流用虛擬電阻表示，將輸入電流和輸出電流的PDI的方程式變換成虛擬電阻表示的函數，通過調整虛擬電阻，得到PDI算法模型的最小值；

步驟S7:若各換流器的輸出功率相同，則PDI算法輸出相等的負載電流，若此時輸出電壓誤匹配,則將輸出電壓較低的的換流器的虛擬電阻值降低至負數，從而抬升了輸出電壓較低的的換流器的輸出電壓的值；輸出電壓較高的換流器的虛擬電阻值增加，就降低了輸出電壓較高的換流器的輸出電壓的值，使負載分配達到平衡；