[發(fā)明專利]一種基于虛擬阻抗的低壓微電網(wǎng)功率均分控制方法

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• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112398173A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于惠鈞;劉靖宇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/50;H02M7/493
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;馮振寧

本發(fā)明提供一種基于虛擬阻抗的低壓微電網(wǎng)功率均分控制方法，包括以下步驟：S1、在微電網(wǎng)并聯(lián)系統(tǒng)中采用P?F、Q?V解耦控制方法得到傳統(tǒng)下垂控制方程；S2、由逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效電路得到逆變器環(huán)流，求得逆變器并聯(lián)系統(tǒng)為負(fù)載提供的復(fù)功率；S3、在微電網(wǎng)中采用虛擬阻抗技術(shù)使得等效線路呈感性，實現(xiàn)功率完全解耦；S4、引入虛擬阻抗后計算線路阻抗產(chǎn)生的壓降，求得需要補償?shù)牡潆妷海罱K得到個各逆變器負(fù)載功率。本發(fā)明通過基于虛擬阻抗改進(jìn)的下垂控制法，來解決因線路阻抗差異導(dǎo)致的無功功率分配不均、環(huán)流過大的問題，保留了傳統(tǒng)下垂控制無需通信互聯(lián)線路的優(yōu)點，且易于實現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低壓微網(wǎng)控制方法，更具體地，涉及一種基于虛擬阻抗的低壓微電網(wǎng)功率均分控制方法。

背景技術(shù)

隨著能源市場的自由化，清潔能源技術(shù)得到飛快地發(fā)展，分布式電源(Distributed Generation,DG)的巨量增加，使得逆變器并聯(lián)運行的控制方式逐漸成為眾多學(xué)者的研究焦點。微電網(wǎng)的獨立運行使得DG系統(tǒng)能夠在各種類型電網(wǎng)故障時向負(fù)荷提供連續(xù)的電能。在實際多逆變器并聯(lián)運行時，也存在諸多技術(shù)上的難題，例如功率的解耦控制，功率的精確分配和環(huán)流抑制問題。因此，如何實現(xiàn)DG間的功率均分，成為微電網(wǎng)孤島運行時的首要難題。在微電網(wǎng)的控制策略上，主要有集中控制、分布式控制和下垂控制等。由于微電網(wǎng)中DG單元分布廣泛，種類較多，難以實時高速通信，而下垂控制的方法剛好避免了通信線路的使用，因此得到廣泛應(yīng)用。但在低壓微電網(wǎng)系統(tǒng)中，線路的電抗X遠(yuǎn)小于電阻R，這就使得低壓微電網(wǎng)系統(tǒng)中的功率無法實現(xiàn)很好的解耦，功率難以均分，針對這一問題眾多學(xué)者做了一系列的研究。

有文獻(xiàn)采用了虛擬阻抗和通信線路相結(jié)合的控制方式進(jìn)行優(yōu)化控制，通過通信線路實時檢測線路電壓進(jìn)行反饋，實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)虛擬阻抗進(jìn)行電壓補償，不足之處在于通信線路的使用增加了線路的復(fù)雜程度和實際線路的成本，難以實現(xiàn)高速反饋。也有的文獻(xiàn)在下垂控制環(huán)中添加功率影響項以改善電壓降落問題，但該方法是將實際輸出的無功功率值作為影響項，而忽略“虛擬阻抗”上的無功消耗，因此容易造成電壓補償不足。同時還有文獻(xiàn)將“虛擬阻抗”設(shè)計成負(fù)值，通過反饋控制使得線路中阻性部分得以抵消，保證了線路阻抗呈感性的假設(shè)，使得無功功率達(dá)到均分，不足之處在于“虛擬負(fù)阻抗”的值較難確定，若加入“虛擬阻抗”的抗性較大，會使電壓降落嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致微電網(wǎng)運行失穩(wěn)。再有文獻(xiàn)將實際的功率轉(zhuǎn)換成虛擬功率，對傳統(tǒng)下垂控制進(jìn)行改進(jìn)，然而實際輸出功率仍是耦合的，且控制算法復(fù)雜，難以推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對低壓微電網(wǎng)線路阻抗呈阻性的系統(tǒng)中，傳統(tǒng)下垂控制策略中引入虛擬阻抗雖然可以實現(xiàn)系統(tǒng)的無功功率均分，但其功率均分精度不高，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低問題。提供一種基于虛擬阻抗的低壓微電網(wǎng)功率均分控制方法，解決常規(guī)虛擬阻抗值無法選定的問題以及逆變器輸出功率均分精度差的問題，實現(xiàn)對低中壓微網(wǎng)的靈活有效控制。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于虛擬阻抗的低壓微電網(wǎng)功率均分控制方法，包括以下步驟：

S1、在微電網(wǎng)并聯(lián)系統(tǒng)中采用P-F、Q-V解耦控制方法得到傳統(tǒng)下垂控制方程；

S2、由微電網(wǎng)中逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效電路求出逆變器的輸出電流，再分析得到逆變器環(huán)流，求得逆變器并聯(lián)系統(tǒng)為負(fù)載提供的復(fù)功率；

S3、在微電網(wǎng)中采用虛擬阻抗技術(shù)使得等效線路呈感性，實現(xiàn)功率完全解耦；

S4、引入虛擬阻抗后計算線路阻抗產(chǎn)生的壓降，求得需要補償?shù)牡潆妷海罱K得到個各逆變器負(fù)載功率。

進(jìn)一步地，在步驟S1中傳統(tǒng)下垂控制方程為：