基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法，其包括在传统虚拟阻抗方法上引入第二层补偿函数和通讯层，并建立微电网内各台分布式发电单元之间的通信机制。本发明专利技术使各分布式发电单元的虚拟阻抗按无功下垂系数进行调节，实现微电网内各分布式发电单元间的精确无功功率分配，采用低带宽无线通讯组成无集中控制器的通讯层，第一台和第二台分布式发电单元相互交换无功功率和无功下垂系数信息，其余分布式发电单元只需知道上一台分布式发电单元的信息，不仅保留了传统虚拟阻抗方法的优点，还可以避免因线路阻抗差异导致的无功环流，具有通讯简单、数据量少、通讯故障时仍可运行和各分布式发电单元间精确分配无功功率的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法
本专利技术涉及分布式发电、微电网
，特别涉及一种微电网无功功率分配方法。
技术介绍
为了扩大微电网的功率容量，将各分布式发电单元以并联方式连接到微电网的交流母线上，以满足不断增长的负载功率需求。此类微电网稳定运行的关键是解决好各分布式发电单元间的功率分配问题。下垂控制因其具有“电压频率-有功功率”和“电压幅值-无功功率”的调节特性，被广泛应用于无互联线的微电网控制系统中，使得各分布式发电单元按其额定容量比例分配微电网系统的有功和无功功率。由于微电网的系统频率处处相等，系统的有功功率总是能够得到精确的分配。然而，每台分布式发电单元的系统参数和在微电网中所处位置(即线路阻抗)都不尽相同，各分布式发电单元输出电压到负载端口电压的压差不一致，因此系统的无功功率不能得到精确的分配。特别是在网络化的微电网中，为了降低线路阻抗和系统参数对无功功率分配的影响，有人提出在分布式发电单元的主控制器中加入虚拟阻抗方法，使分布式发电单元的输出阻抗和线路阻抗近似相等，从而可以抑制无功环流和改善无功功率分配精度。目前，为了解决微电网的精确无功功率分配问题，已有多篇学术论文和专利进行研究并提出相应的解决方法，例如：1、程军照等人在发表的“一种不等容逆变器并联运行负荷分担的控制方法”专利中，改进了传统虚拟阻抗方法，通过配置各分布式发电单元的虚拟阻抗和其额定容量成反比，提高了无功功率分配精度。但该方法不适用于网络化微电网，即各分布式发电单元间的线路阻抗对无功功率的分配有较大影响，且输出压降大，不具有普适性。2、在题为“基于多智能体理论的微电网多逆变器分布式功率分配控制及其电能质量治理策略”的文章中，作者KIMSUNGHYOK基于多智能体理论在分布式发电单元的虚拟阻抗环节引入自适应虚拟阻抗调节，消除了对线路阻抗的敏感性，实现微电网的精确无功功率分配，但由于每台分布式发电单元都需要知道相邻两台分布式发电单元的信息，具有通讯数据多、运算量大和可靠性不足等缺陷。3、T.V.Hoang等人发表“Anadaptivevirtualimpedancecontrolschemetoeliminatethereactive-power-sharingerrorsinanislandingmeshedmicrogrid”《IEEEJournalofEmergingandSelectedTopicsinPowerElectronics》，2018：966–976，该文章引入集中控制器，接收每台分布式发电单元的无功功率，然后按各分布式发电单元的额定容量比例分配无功功率，再将分配后的无功功率参考值发送给各分布式发电单元用于调整虚拟阻抗值，从而实现自适应虚拟阻抗调节和精确无功功率分配。该方法使用了集中控制器，减弱了系统的鲁棒性，一旦集中控制器出现故障，整台系统的无功功率分配将会受到影响，而且通讯数据量大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法，以解决技术中微电网的无功功率无法按照额定容量来精确分配负载功率，通讯网络鲁棒性不强和通讯数据量大等问题。本专利技术基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法，微电网内的各台分布式发电单元的控制部分均包括控制器，微电网内的各台分布式发电单元的控制部分均还包括通讯层和第二层补偿函数；在各台分布式发电单元内：通讯层将上一台分布式发电单元的无功功率和无功下垂系数输入第二层补偿函数进行处理，第二层补偿函数将处理得到的虚拟阻抗值发送给主控制器，主控制器由下垂控制和虚拟阻抗值分配无功功率；微电网内的各台分布式发电单元通过第二层补偿函数调节各自的虚拟阻抗值，所述第二层补偿函数为：所述第二层补偿函数中：j为分布式发电单元的序号，j＝2,3,…,k，当j＝1时，j-1＝2；Vvdj为电压环d轴参考变化量；Vvqj为电压环q轴参考变化量；Iodj为d轴输出电流；Ioqj为q轴输出电流；ωj为输出角频率；Rvj为虚拟电阻；Lvj为预设虚拟感抗；△Lvj为自适应虚拟感抗；kp为自适应无功调整比例系数；ki为自适应无功调整积分系数；Qj为无功功率；nj为无功下垂系数；s为拉普拉斯算子；在微电网内各台分布式发电单元之间的通信机制如下：第一台分布式发电单元通过其通讯层向第二台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息，第二台分布式发电单元通过其通讯层向第三台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息，依次类推，每台分布式发电单元通过通讯层将其无功功率和无功下垂系数信息发送给下一台分布式发电单元的通讯层；所述第二台分布式发电单元通过其通讯层还向第一台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息；从第三台分布式发电单元开始的无功功率分配不均衡都会传递到第一台和第二台分布式发电单元，而第一台和第二台分布式发电单元相互调节以保证总是按无功下垂系数分配无功功率，最终实现全局精确无功功率分配。进一步，当某台分布式发电单元因故障不能运行而需要脱离微电网的交流母线时，分四种情况处理：当该台因故障不能运行的分布式发电单元为非第一台、第二台和最后一台时，上一台分布式发电单元的通讯层跳过该出现故障的分布式发电单元，和下一台分布式发电单元的通讯层相连；当该台因故障不能运行的分布式发电单元为第一台时，第三台分布式发电单元除向第四台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息外，还向第二台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息；当该台因故障不能运行的分布式发电单元为第二台时，第三台分布式发电单元和第一台分布式发电单元相互发送各自无功功率和无功下垂系数信息；当该台因故障不能运行的分布式发电单元为最后一台时，直接将最后一台分布式发电单元脱离微电网的交流母线即可。进一步，当某台通讯故障的分布式发电单元因微电网功率需求不能脱离微电网的交流母线时，分以下四种情况处理：当该台通讯故障的分布式发电单位为非第一台、第二台和最后一台时，该台分布式发电单元以出现通讯故障前的通讯信息继续运行，其上一台分布式发电单元的通讯层跳过该出现通讯故障的分布式发电单元，和下一台分布式发电单元的通讯层相连；若该台通讯故障的分布式发电单元为第一台时，第三台分布式发电单元还需向第二台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息，第一台分布式发电单元以出现通讯故障前的通讯信息继续运行；若该台通讯故障的分布式发电单元为第二台时，第三台台分布式发电单元和第一台分布式发电单元相互发送各自无功功率和无功下垂系数信息，第二台分布式发电单元继续以出现通讯故障前的通讯信息运行；若该台因故障不能运行的分布式发电单元为最后一台时，最后一台分布式发电单元继续以出现通讯故障前的通讯信息运行。进一步，当通讯故障的分布式发电单元通讯恢复时，该分布式发电单元的通讯层和所在位置处的上下两台分布式发电单元的通讯层相连。进一步，当需要添加一台分布式发电单元到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法，微电网内的各台分布式发电单元的控制部分均包括控制器，其特征在于：微电网内的各台分布式发电单元的控制部分均还包括通讯层和第二层补偿函数；/n在各台分布式发电单元内：通讯层将上一台分布式发电单元的无功功率和无功下垂系数输入第二层补偿函数进行处理，第二层补偿函数将处理得到的虚拟阻抗值发送给主控制器，主控制器由下垂控制和虚拟阻抗值分配无功功率；/n微电网内的各台分布式发电单元通过第二层补偿函数调节各自的虚拟阻抗值，所述第二层补偿函数为：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法，微电网内的各台分布式发电单元的控制部分均包括控制器，其特征在于：微电网内的各台分布式发电单元的控制部分均还包括通讯层和第二层补偿函数；
在各台分布式发电单元内：通讯层将上一台分布式发电单元的无功功率和无功下垂系数输入第二层补偿函数进行处理，第二层补偿函数将处理得到的虚拟阻抗值发送给主控制器，主控制器由下垂控制和虚拟阻抗值分配无功功率；
微电网内的各台分布式发电单元通过第二层补偿函数调节各自的虚拟阻抗值，所述第二层补偿函数为：



所述第二层补偿函数中：j为分布式发电单元的序号，j＝2,3,…,k，当j＝1时，j-1＝2；Vvdj为电压环d轴参考变化量；Vvqj为电压环q轴参考变化量；Iodj为d轴输出电流；Ioqj为q轴输出电流；ωj为输出角频率；Rvj为虚拟电阻；Lvj为预设虚拟感抗；△Lvj为自适应虚拟感抗；kp为自适应无功调整比例系数；ki为自适应无功调整积分系数；Qj为无功功率；nj为无功下垂系数；s为拉普拉斯算子。
在微电网内各台分布式发电单元之间的通信机制如下：
第一台分布式发电单元通过其通讯层向第二台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息，第二台分布式发电单元通过其通讯层向第三台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息，依次类推，每台分布式发电单元通过通讯层将其无功功率和无功下垂系数信息发送给下一台分布式发电单元的通讯层；所述第二台分布式发电单元通过其通讯层还向第一台分布式发电单元发送其无功功率和无功下垂系数信息；从第三台分布式发电单元开始的无功功率分配不均衡都会传递到第一台和第二台分布式发电单元，而第一台和第二台分布式发电单元相互调节以保证总是按无功下垂系数分配无功功率，最终实现全局精确无功功率分配。


2.根据权利要求1所述的基于分布式单向通讯方式的微电网精确无功功率分配方法，其特征在于：
当某台分布式发电单元因故障不能运行而需要脱离微电网的交流母线时，分四种情况处理：
当该台因故障不能运行的分布式发电单元为非第一台、第二台和最后一台时，上一台分布式发电单元的通讯层跳过该出现故障的分布式发电单元，和下一台分布式发电单元的通讯层相连；
当该台因故障不能运行的分布式发电单元为第一台时，第三台分布式发电单元除向第四台分布式发电单元发送其无功功率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家伟，侯帅丞，方觅，黄智勇，张财志，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50