一种低压微电网模式的自适应控制方法技术

本发明专利技术涉及一种低压微电网模式的自适应控制方法，包括以下步骤：1)获取低压微电网的电力运行参数，构建基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型；2)在基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型中，虚拟同步发电机控制环节与滤波电感间增加低通滤波器，进行滤波电感电压电流采样；3)在虚拟同步发电机控制环节与无功功率和有功功率参考值信号间增加稳定控制器，同时在稳定控制器与无功功率参考值信号间增加无功积分增益环节，得到改进后的低压微电网下垂控制模型；4)根据改进后的低压微电网下垂控制模型对低压微电网进行模式切换。与现有技术相比，本发明专利技术具有消除扰动、平稳切换、稳定性高、实用性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网运行控制策略波分析领域，尤其是涉及一种低压微电网模式的自适应控制方法。
技术介绍
近年来随着分布式电源的发展，在能源耗费，能源安全与环境问题日益严峻的情况下，含分布式电源(DistributedGeneration,DG)的微电网受到越来越多的关注。随着大量DG的接入，微电网的规模也越来越大，使得传统电力系统的运行控制方式不再适用于微电网。微电网是由多个DG、储能装置、负荷和控制系统集合而成的低压配电网络，既可并网运行又可工作在孤岛模式，这就要求控制系统保证微电网两种运行模式平滑切换。如何在含大量DG的情况下实现高效、稳定的控制成为未来研究微电网研究的重要方向之一。微电网大部分DG都是电力电子逆变型接口，缺少传统电网中同步发电机旋转特性，DG负责微电网频率调节、电压调整、功率因数校正等环节，微电网两种运行状态要求DG负责的环节不同。并网运行时，配电网为其提供频率和电压支撑，采用PQ下垂控制，输出功率由设定值决定；孤岛运行时，必需有足够数量的DG为微电网提供功率支撑保证微电网频率和电压在标准范围内运行，实现负荷容量在DG之间的合理分配，使用V/f下垂控制，采用下垂控制方法的逆变器等同于高压电力系统中同步发电机的频率和端电压与输出的有功功率和无功功率之间的下垂特性。针对这一新问题，现有的低压微电网模式转换控制方法对微电网2种运行模式分别设计了不同的控制方法，即运行模式转换时控制策略也要相应转换，这样容易造成控制模式转换延迟且控制方法切换过程中会产生较大的冲击，甚至造成运行模式转换失败。再者为了实现微电网模式转换控制策略的统一现有控制方法在微电网模式转换时无需进行控制方式切换，但是并没有考虑模式转换暂态过程中微电网频率和电压调节问题，因此找到一种能有效实现微电网模式转换的控制方法很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种消除扰动、平稳切换、稳定性高、实用性强的低压微电网模式的自适应控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低压微电网模式的自适应控制方法，用以实现低压微电网进行并网运行和孤岛运行两种运行模式之间安全平稳的切换，消除切换时的暂态电流和电压冲击，包括以下步骤：1)获取低压微电网的电力运行参数，构建基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型；2)在基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型中，虚拟同步发电机控制环节与滤波电感间增加低通滤波器，进行滤波电感电压电流采样；3)在虚拟同步发电机控制环节与无功功率和有功功率参考值信号间增加稳定控制器，同时在稳定控制器与无功功率参考值信号间增加无功积分增益环节，得到改进后的低压微电网下垂控制模型；4)根据改进后的低压微电网下垂控制模型对低压微电网进行模式切换，消除暂态电流和电压冲击。所述的虚拟同步发电机控制环节运行原理为： e = ω e M f i e s i n θ J ω s = P T - P e ω * + D ( ω * - ω ) Q = 3 2 M f i e i s i n θ ]]>其中，PT为机械功率，Pe为电磁功率，J为转子的转动惯量，ω*为参考电角速度，D为定常阻尼系数，e为感应电动势，Mf为励磁绕组和磁场绕组之间的最大电感，ie为励磁电流，θ为发电机电角度，ωe为感应电流角频率，ω为参考角频率，i为参考电流，Q为逆变器输出无功，s为微分系数。所述的步骤3)中在稳定控制器与无功功率参考值信号间增加无功积分增益环节后的控制过程为： V = V * - m [ Q * - ( n 1 Q n + n 2 s Q g 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压微电网模式的自适应控制方法，用以实现低压微电网进行并网运行和孤岛运行两种运行模式之间安全平稳的切换，消除切换时的暂态电流和电压冲击，其特征在于，包括以下步骤：1)获取低压微电网的电力运行参数，构建基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型；2)在基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型中，虚拟同步发电机控制环节与滤波电感间增加低通滤波器，进行滤波电感电压电流采样；3)在虚拟同步发电机控制环节与无功功率和有功功率参考值信号间增加稳定控制器，同时在稳定控制器与无功功率参考值信号间增加无功积分增益环节，得到改进后的低压微电网下垂控制模型；4)根据改进后的低压微电网下垂控制模型对低压微电网进行模式切换，消除暂态电流和电压冲击。

【技术特征摘要】
1.一种低压微电网模式的自适应控制方法，用以实现低压微电网进行并网运行和孤岛
运行两种运行模式之间安全平稳的切换，消除切换时的暂态电流和电压冲击，其特征在于，
包括以下步骤：
1)获取低压微电网的电力运行参数，构建基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制
模型；
2)在基于虚拟同步发电机的低压微电网下垂控制模型中，虚拟同步发电机控制环节与
滤波电感间增加低通滤波器，进行滤波电感电压电流采样；
3)在虚拟同步发电机控制环节与无功功率和有功功率参考值信号间增加稳定控制器，
同时在稳定控制器与无功功率参考值信号间增加无功积分增益环节，得到改进后的低压微
电网下垂控制模型；
4)根据改进后的低压微电网下垂控制模型对低压微电网进行模式切换，消除暂态电流
和电压冲击。
2.根据权利要求1所述的一种低压微电网模式的自适应控制方法，其特征在于，所述的
虚拟同步发电机控制环节运行原理为：
e = ω e M f i e s i n θ J ω s = P T - P e ω * + D ( ω * - ω ) Q = 3 2 M f i e i s i n θ ]]>其中，PT为机械功率，Pe为电磁功率，J为转子的转动惯量，ω*为参考电角速度，D为定常
阻尼系数，e为感应电动势，Mf为励磁绕组和磁场绕组之间的最大电感，ie为励磁电流，θ为发
电机电角度，ωe为感应电流角频率，ω为参考角频率，i为参考电流，Q为逆变器输出无功，s
为微分系数。
3.根据权利要求1所述的一种低压微电网模式的自适应控制方法，其特征在于，所述的
步骤3)中在稳定控制器与无功功率参考值信号间增加无功积分增益环节后的控制过程为：
V = V * - m [ Q * - ( n 1 Q n + n 2 s Q g ) ] ]]>其中，V为电压幅值参考值，Qn为无功功率参考值，m为下垂系数，V*为由功率控制器计算
得到的电压幅值，n1和n2分别为并网运行时微电网输出无功和电网检测计算得到的无功增
益系数，Qn为逆变器输出无功功率，Qg为电网提供给逆变器的无功功率。
4.根据权利要求1所述的一种低压微电网模式的自适应控制方法，其特征在于，所述的
步骤3)中的稳定控制器的数学模型为：
Δ f = Δf ′ + ( K 3 θ + K 3 θ s ) ( ω g - ω m ) Δ U = ΔU ′ + k δ ( K 4 θ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈甜甜，张鹏，罗祾，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31