[發(fā)明專利]基于分布式單向通訊方式的微電網(wǎng)精確無功功率分配方法

有效

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• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111463839B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳家偉;侯帥丞;方覓;黃智勇;張財(cái)志
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 重慶信航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

本發(fā)明公開了一種基于分布式單向通訊方式的微電網(wǎng)精確無功功率分配方法，其包括在傳統(tǒng)虛擬阻抗方法上引入第二層補(bǔ)償函數(shù)和通訊層，并建立微電網(wǎng)內(nèi)各臺分布式發(fā)電單元之間的通信機(jī)制。本發(fā)明使各分布式發(fā)電單元的虛擬阻抗按無功下垂系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)各分布式發(fā)電單元間的精確無功功率分配，采用低帶寬無線通訊組成無集中控制器的通訊層，第一臺和第二臺分布式發(fā)電單元相互交換無功功率和無功下垂系數(shù)信息，其余分布式發(fā)電單元只需知道上一臺分布式發(fā)電單元的信息，不僅保留了傳統(tǒng)虛擬阻抗方法的優(yōu)點(diǎn)，還可以避免因線路阻抗差異導(dǎo)致的無功環(huán)流，具有通訊簡單、數(shù)據(jù)量少、通訊故障時仍可運(yùn)行和各分布式發(fā)電單元間精確分配無功功率的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式發(fā)電、微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微電網(wǎng)無功功率分配方法。

背景技術(shù)

為了擴(kuò)大微電網(wǎng)的功率容量，將各分布式發(fā)電單元以并聯(lián)方式連接到微電網(wǎng)的交流母線上，以滿足不斷增長的負(fù)載功率需求。此類微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是解決好各分布式發(fā)電單元間的功率分配問題。

下垂控制因其具有“電壓頻率-有功功率”和“電壓幅值-無功功率”的調(diào)節(jié)特性，被廣泛應(yīng)用于無互聯(lián)線的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中，使得各分布式發(fā)電單元按其額定容量比例分配微電網(wǎng)系統(tǒng)的有功和無功功率。由于微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率處處相等，系統(tǒng)的有功功率總是能夠得到精確的分配。然而，每臺分布式發(fā)電單元的系統(tǒng)參數(shù)和在微電網(wǎng)中所處位置(即線路阻抗)都不盡相同，各分布式發(fā)電單元輸出電壓到負(fù)載端口電壓的壓差不一致，因此系統(tǒng)的無功功率不能得到精確的分配。特別是在網(wǎng)絡(luò)化的微電網(wǎng)中，為了降低線路阻抗和系統(tǒng)參數(shù)對無功功率分配的影響，有人提出在分布式發(fā)電單元的主控制器中加入虛擬阻抗方法，使分布式發(fā)電單元的輸出阻抗和線路阻抗近似相等，從而可以抑制無功環(huán)流和改善無功功率分配精度。

目前，為了解決微電網(wǎng)的精確無功功率分配問題，已有多篇學(xué)術(shù)論文和專利進(jìn)行研究并提出相應(yīng)的解決方法，例如：

1、程軍照等人在發(fā)表的“一種不等容逆變器并聯(lián)運(yùn)行負(fù)荷分擔(dān)的控制方法”專利中，改進(jìn)了傳統(tǒng)虛擬阻抗方法，通過配置各分布式發(fā)電單元的虛擬阻抗和其額定容量成反比，提高了無功功率分配精度。但該方法不適用于網(wǎng)絡(luò)化微電網(wǎng)，即各分布式發(fā)電單元間的線路阻抗對無功功率的分配有較大影響，且輸出壓降大，不具有普適性。

2、在題為“基于多智能體理論的微電網(wǎng)多逆變器分布式功率分配控制及其電能質(zhì)量治理策略”的文章中，作者KIM SUNGHYOK基于多智能體理論在分布式發(fā)電單元的虛擬阻抗環(huán)節(jié)引入自適應(yīng)虛擬阻抗調(diào)節(jié)，消除了對線路阻抗的敏感性，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的精確無功功率分配，但由于每臺分布式發(fā)電單元都需要知道相鄰兩臺分布式發(fā)電單元的信息，具有通訊數(shù)據(jù)多、運(yùn)算量大和可靠性不足等缺陷。

3、T.V.Hoang等人發(fā)表“An adaptive virtual impedance control scheme toeliminate the reactive-power-sharing errors in an islanding meshed microgrid”《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics》，2018：966–976，該文章引入集中控制器，接收每臺分布式發(fā)電單元的無功功率，然后按各分布式發(fā)電單元的額定容量比例分配無功功率，再將分配后的無功功率參考值發(fā)送給各分布式發(fā)電單元用于調(diào)整虛擬阻抗值，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)虛擬阻抗調(diào)節(jié)和精確無功功率分配。該方法使用了集中控制器，減弱了系統(tǒng)的魯棒性，一旦集中控制器出現(xiàn)故障，整臺系統(tǒng)的無功功率分配將會受到影響，而且通訊數(shù)據(jù)量大。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于分布式單向通訊方式的微電網(wǎng)精確無功功率分配方法，以解決技術(shù)中微電網(wǎng)的無功功率無法按照額定容量來精確分配負(fù)載功率，通訊網(wǎng)絡(luò)魯棒性不強(qiáng)和通訊數(shù)據(jù)量大等問題。