一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法技术

本发明专利技术公开了一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法。对Q‑V下垂控制的分布式电源，同时通过第一、第二输出电压控制方式控制，解耦后得第一、第二控制输出电压变化量，相加得输出电压控制量进而进行电压控制；对V‑Q下垂控制的分布式电源，同时通过第一、第二目标电压控制方式控制，解耦后得第一、第二控制目标电压变化量，计算得到PCC点目标电压值，计算得到无功前馈值和无功反馈值，相加得到无功功率控制量进而进行无功功率控制。本发明专利技术可在孤岛微电网中应用于分布式电源的无功功率分摊和即插即用且不需要信息交互，极大的降低了系统的复杂性和成本，本发明专利技术中滤波器在提升微网动态性能和维持系统稳定性方面有着重要作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电网的控制方法，尤其是涉及一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法。
技术介绍
分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，能够经济、高效、可靠地发电。分布式电源位置灵活、分散，能与大电网互为备用，在一定程度上分担了输电网从电厂向用户远距离和大功率输电的功能。尽管分布式电源优点突出，但分布式电源相对于大电网来说是一个不可控电源，大电网也往往限制或隔离分布式电源。为了协调大电网与分布式电源的矛盾，又提出了微电网的概念。微电网是一个由负荷与微电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电源由电力电子器件负责能量转换，并提供必需的控制；对大电网表现为单一的受控单元，对用户则表现为可定制的电源。目前，微电网可以工作在并网状态和孤网状态。在孤网状态下，分布式电源一般采用下垂控制的方法来合理地分摊负荷。而在下垂控制中，有功负荷可以较简单地通过频率下垂的方式分配给各个分布式电源，因为在稳态过程中微网系统的频率变化是连续的。但是，由于各个分布式电源机端阻抗不一定相同，各个分布式电源的输出电压也是不一定相等的。从而，无功功率和电压的下垂控制难以取得良好的效果。在无功负荷剧烈波动的情况下，PCC点的电压也难以迅速趋于稳定。为解决目前无功功率和电压的下垂控制的难题，有学者提出引入虚拟阻抗的概念，来削弱机端阻抗的影响，但是这种方法容易影响微网的电压质量；也有学者通过向微网中各个分布式电源注入一种含有无功功率信息的谐波电压信号来合理地分摊无功负荷，但是这种方法有可能造成分布式电源机端输出电压的失真。另外，目前的研究主要集中在采用无功功率-电压(Q-V)下垂控制的分布式电源上，却忽略了采用电压-无功功率(V-Q)下垂控制的分布式电源，并且极少有研究成果能够解决无功负荷波动时PCC点电压的恢复问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法，同时对采用无功功率-电压(Q-V)下垂控制和采用电压-无功功率(V-Q)下垂控制的分布式电源进行控制，并且在孤网状态下应用于分布式电源的无功功率分摊和即插即用。本专利技术的技术方案采用如下步骤：本专利技术针对采用Q-V下垂控制的分布式电源或者采用V-Q下垂控制的分布式电源，通过两种电压控制方式同时进行控制得到两个变化量，两个变化量相加或者进一步处理得到参考值，施加到分布式电源上进行电压或者功率的控制。若针对采用Q-V下垂控制的分布式电源，各个分布式电源同时通过第一输出电压控制方式和第二输出电压控制方式分别进行控制，再分别通过第一低通滤波器和第二低通滤波器进行解耦，解耦后得到第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)和第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)，采用以下公式将第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)、第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)相加得到输出电压参考值Vi,ref，进而对分布式电源进行电压控制；Vi,ref＝Vpri(Qi)+Vsec(α,VPCC,cal)；若针对采用V-Q下垂控制的分布式电源，各个分布式电源首先同时通过第一目标电压控制方式和第二目标电压控制方式分别进行控制，再通过第一和第二低通滤波器进行解耦，解耦后得到第一控制目标电压变化量Vpri,obj(Qi)和第二控制目标电压变化量Vsec,obj(α,VPCC,obj)，采用以下公式将第一控制目标电压变化量Vpri,obj(Qi)和第二控制目标电压变化量Vsec,obj(α,VPCC,obj)相加得到目标电压控制量Vi,obj，并通过潮流计算得到PCC点(公共连接点)目标电压幅值VPCC,obj；Vi,obj＝Vpri,obj(Qi)+Vsec,obj(α,VPCC,obj)然后对于各个分布式电源，同时通过根据目标电压控制量Vi,obj进行的电压跟踪前馈控制和根据PCC点目标电压幅值VPCC,obj进行的电压跟踪反馈控制分别进行控制，得到电压跟踪前馈值和电压跟踪反馈值采用以下公式将两者相加得到无功功率输出的参考值Qi,ref，进而对分布式电源进行功率的控制： Q i , r e f = Q i , r e f b a c k + Q i , r e f f o r w a r d . ]]>所述第一输出电压控制方式采用以下公式计算得到第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)： V p r i ( Q i ) = ( V * - nQ i ) + [ ( V * - n i Q i ) - ( V * - nQ i ) ] 1 1 + T 1 s ]]>其中，V*为分布式电源的输出电压参考值，Qi为分布式电源的无功功率输出值，n为标准下垂斜率，ni为第i台分布式电源的下垂斜率，n＝(Vmax-Vmin)/Si，Si是分布式电源的视在功率容量，Vmax和Vmin分别为分布式电源的输出电压上、下限，T1为第一低通滤波器的时间常数，s为频域变量。所述的第i台分布式电源的下垂斜率ni具体采用以下公式计算得到： n i = n k + 1 V 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法，其特征在于包括以下步骤：若针对采用Q‑V下垂控制的分布式电源，各个分布式电源同时通过第一输出电压控制方式和第二输出电压控制方式分别进行控制，再分别通过第一低通滤波器和第二低通滤波器进行解耦，解耦后得到第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)和第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)，采用以下公式将第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)、第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)相加得到输出电压参考值Vi,ref，进而对分布式电源进行电压控制；Vi,ref＝Vpri(Qi)+Vsec(α,VPCC,cal)；若针对采用V‑Q下垂控制的分布式电源，各个分布式电源首先同时通过第一目标电压控制方式和第二目标电压控制方式分别进行控制，再通过第一和第二低通滤波器进行解耦，解耦后得到第一控制目标电压变化量Vpri,obj(Qi)和第二控制目标电压变化量Vsec,obj(α,VPCC,obj)，采用以下公式将第一控制目标电压变化量Vpri,obj(Qi)和第二控制目标电压变化量Vsec,obj(α,VPCC,obj)相加得到目标电压控制量Vi,obj，并通过潮流计算得到PCC点目标电压幅值VPCC,obj；Vi,obj＝Vpri,obj(Qi)+Vsec,obj(α,VPCC,obj)然后对于各个分布式电源，同时通过根据目标电压控制量Vi,obj进行的电压跟踪前馈控制和根据PCC点目标电压幅值VPCC,obj进行的电压跟踪反馈控制分别进行控制，得到电压跟踪前馈值和电压跟踪反馈值采用以下公式将两者相加得到无功功率输出的参考值Qi,ref，进而对分布式电源进行功率的控制：Qi,ref=Qi,refback+Qi,refforward.]]>...

【技术特征摘要】
1.一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法，其特征在于包括以下步骤：若针对采用Q-V下垂控制的分布式电源，各个分布式电源同时通过第一输出电压控制方式和第二输出电压控制方式分别进行控制，再分别通过第一低通滤波器和第二低通滤波器进行解耦，解耦后得到第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)和第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)，采用以下公式将第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)、第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)相加得到输出电压参考值Vi,ref，进而对分布式电源进行电压控制；Vi,ref＝Vpri(Qi)+Vsec(α,VPCC,cal)；若针对采用V-Q下垂控制的分布式电源，各个分布式电源首先同时通过第一目标电压控制方式和第二目标电压控制方式分别进行控制，再通过第一和第二低通滤波器进行解耦，解耦后得到第一控制目标电压变化量Vpri,obj(Qi)和第二控制目标电压变化量Vsec,obj(α,VPCC,obj)，采用以下公式将第一控制目标电压变化量Vpri,obj(Qi)和第二控制目标电压变化量Vsec,obj(α,VPCC,obj)相加得到目标电压控制量Vi,obj，并通过潮流计算得到PCC点目标电压幅值VPCC,obj；Vi,obj＝Vpri,obj(Qi)+Vsec,obj(α,VPCC,obj)然后对于各个分布式电源，同时通过根据目标电压控制量Vi,obj进行的电压跟踪前馈控制和根据PCC点目标电压幅值VPCC,obj进行的电压跟踪反馈控制分别进行控制，得到电压跟踪前馈值和电压跟踪反馈值采用以下公式将两者相加得到无功功率输出的参考值Qi,ref，进而对分布式电源进行功率的控制： Q i , r e f = Q i , r e f b a c k + Q i , r e f f o r w a r d . ]]>2.根据权利要求1所述的一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法，其特征在于：所述第一输出电压控制方式采用以下公式计算得到第一控制输出电压变化量Vpri(Qi)： V p r i ( Q i ) = ( V * - nQ i ) + [ ( V * - n i Q i ) - ( V * - nQ i ) ] 1 1 + T 1 s ]]>其中，V*为分布式电源的输出电压参考值，Qi为分布式电源的无功功率输出值，n为标准下垂斜率，ni为第i台分布式电源的下垂斜率，n＝(Vmax-Vmin)/Si，Si是分布式电源的视在功率容量，Vmax和Vmin分别为分布式电源的输出电压上、下限，T1为第一低通滤波器的时间常数，s为频域变量。3.根据权利要求2所述的一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法，其特征在于：所述的第i台分布式电源的下垂斜率ni具体采用以下公式计算得到： n i = n k + 1 V P C C , r e f ( X k - X i ) , i ≠ k n k = n ]]>其中，Xi为第i台分布式电源的输出端电抗，Xk为第k台分布式电源的输出端电抗且是微网内所有分布式电源的输出端电抗中的最大值，ni为第i台分布式电源的下垂斜率，nk为第k台分布式电源的下垂斜率且为标准下垂斜率，即nk＝n，VPCC,ref为PCC点电压参考值。4.根据权利要求1所述的一种针对分布式电源的全分散式孤岛无功控制方法，其特征在于：所述第二输出电压控制方式采用以下公式计算得到第二控制输出电压变化量Vsec(α,VPCC,cal)： V sec ( α , V P C C , c a l ) = α ( V P C C , r e f - V P C C , c a l ...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛焕海，乐程毅，赵睿，章雷其，甘德强，汪震，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33