[發(fā)明專利]一種新型光伏微網(wǎng)下垂無(wú)功補(bǔ)償控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011004095.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112260287A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高生凱;曹煒;張旭航;衛(wèi)皇蒞;趙宏成;董浩洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高生凱
• 主分類號(hào): H02J3/16
• 分類號(hào): H02J3/16;H02J3/50
• 代理公司: 濟(jì)南知來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37276
• 代理人: 曹麗

1.一種新型光伏微網(wǎng)下垂無(wú)功補(bǔ)償控制方法，其特征在于，含有兩個(gè)光伏電源點(diǎn)的光伏微網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括若干PV逆變器、PV逆變器上連接有一個(gè)等效線路阻抗，等效線路阻抗連接公共連接點(diǎn)后與大電網(wǎng)和負(fù)載連接；將兩個(gè)光伏電源點(diǎn)的光伏微網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等效成兩個(gè)光伏電源點(diǎn)的光伏微網(wǎng)戴維南等效電路圖，基于兩個(gè)光伏電源點(diǎn)的光伏微網(wǎng)戴維南等效電路，單個(gè)PV逆變器的輸出P、Q為式(1)所示：

其中，U_i∠δ_i為PV逆變器的輸出電壓；P_i、Q_i為PV逆變器輸出的有功功率、無(wú)功功率；U₀∠0為負(fù)載阻抗端電壓；Z_load為負(fù)荷等效阻抗；光伏微網(wǎng)屬于低壓微電網(wǎng)，其中各PV電源點(diǎn)與并聯(lián)母線之間的線路阻抗主要呈阻性R_i＞＞X_i，R_i≈Z_i，X_i≈0，功角δ_i→0，式(1)簡(jiǎn)化為：

由式(2)可知，光伏微網(wǎng)單個(gè)PV逆變器輸出有功與功角有關(guān)，輸出無(wú)功與電壓有關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器無(wú)功補(bǔ)償控制，通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)下垂外特性實(shí)現(xiàn)下垂無(wú)功補(bǔ)償控制，控制方程為式(3)所示：

U_i＝U₀-nQ_i (3)

其中，U_i是被控逆變器輸出電壓幅值；U₀是空載輸出電壓幅值參考值；n是無(wú)功功率下垂系數(shù)；Q_i是負(fù)載分配的無(wú)功功率，線性下垂控制是一種有差調(diào)節(jié)；

新型下垂系數(shù)可表示為：

n_i為新型下垂無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)；U_max、U_min為電壓幅值的閾值上限、下限；當(dāng)U-U₀＞0，即調(diào)節(jié)電壓為正時(shí)，分子系數(shù)選擇U_max-U₀；當(dāng)U-U₀≤0，即調(diào)節(jié)電壓為負(fù)時(shí)，選擇U_min-U₀；

當(dāng)面對(duì)U₁→U₂的電壓調(diào)節(jié)目標(biāo)，新型下垂無(wú)功補(bǔ)償控制中無(wú)功補(bǔ)償下垂系數(shù)n_i隨著當(dāng)前電壓與目標(biāo)電壓差值變化而實(shí)時(shí)變化，面對(duì)同樣電壓調(diào)節(jié)，無(wú)功調(diào)節(jié)量為ΔQ₂，ΔQ₂＜ΔQ₁，無(wú)功補(bǔ)償范圍縮小，對(duì)系統(tǒng)影響更少。

2.如權(quán)利要求1所述的一種新型光伏微網(wǎng)下垂無(wú)功補(bǔ)償控制方法，其特征在于，在實(shí)際光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中，各PV并網(wǎng)逆變器參數(shù)不同，輸電線路阻抗存在參數(shù)漂移、采集誤差，導(dǎo)致向負(fù)荷輸送的功率不能按實(shí)際容量進(jìn)行配比，母線電壓和因?yàn)樽杩挂鸬腜V并網(wǎng)點(diǎn)電壓之差為式(5)：

其中，P_i、Q_i為流過(guò)PV_i輸電線路有功、無(wú)功功率；R_i、X_i為該線路電阻值、電抗值；E₀為系統(tǒng)空載電壓幅值；為了彌補(bǔ)因?yàn)樽杩共煌鸬膲翰睿瑢?dòng)態(tài)虛擬阻抗引入下垂無(wú)功補(bǔ)償控制中，動(dòng)態(tài)虛擬阻抗表達(dá)式為(6)

Z_Vi＝R_Vi+jX_Vi＝r_Vi∠θ_i (6)

其中，R_Vi、X_Vi為動(dòng)態(tài)虛擬電阻、電抗；r_Vi為動(dòng)態(tài)虛擬阻抗模；θ_i為阻抗角，R_Vi＝r_Vicosθ_i、X_Vi＝r_Visinθ_i，把式(6)引入式(5)中，則動(dòng)態(tài)虛擬阻抗壓降為

引入動(dòng)態(tài)虛擬阻抗后兩個(gè)逆變器輸出電壓表示為式(8)：

U₁、U₂為PV1、PV2逆變器出口電壓，根據(jù)式(5)，ΔU₁、ΔU₂表示為式(9)：

為解決無(wú)功分配誤差問(wèn)題，PV1線路引入動(dòng)態(tài)虛擬阻抗后壓差與PV2線路壓差應(yīng)相等，即：

基準(zhǔn)阻抗產(chǎn)生的壓降應(yīng)相等，即：帶入式(10)中，則有：

δU_V1＝-δU₁ (11)

根據(jù)式(7)與式(9)，可得：

引入動(dòng)態(tài)虛擬阻抗三角函數(shù)式，式(12)轉(zhuǎn)換為：

動(dòng)態(tài)虛擬阻抗模值大小表示為：

由式(14)可知：r_vi根據(jù)ΔR、ΔX、P_i、Q_i、θ_i計(jì)算得到，對(duì)于任意給定的線路和光伏并網(wǎng)逆變器參數(shù)都有唯一動(dòng)態(tài)虛擬阻抗模值與其對(duì)應(yīng)，通過(guò)選擇r_vi改善無(wú)功功率分配精度、抑制無(wú)功環(huán)流，將動(dòng)態(tài)虛擬阻抗產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電壓加入下垂無(wú)功補(bǔ)償控制中，得到新的控制方程為：

U_i＝U₀-n_iQ_i+δU_Vi (15)。