一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制；针对不同电压等级的微电网系统，评估对微电源功率的传输特性的影响；构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块；基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路；逆变器并网前，增大虚拟连线电感值稳态后减小虚拟电感值使逆变器输出电压与母线电压相移在设定范围内；本发明专利技术不但能够实现孤岛微电网系统电压幅值和频率的稳定，而且能够提高系统的动态响应速度，稳态误差更小；负荷功率突变时，负荷功率能够实现精准合理的分配，微电源输出功率更加平滑。输出功率更加平滑。输出功率更加平滑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法


[0001]本专利技术涉及智能配电网领域，特别是指一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法。

技术介绍

[0002]随着光伏、风电等新能源发电技术的发展，分布式新能源发电技术以其发电效率高、灵活可靠、技术先进、节能环保等优点受到广泛关注。分布式发电系统中各个发电设备相互独立，极大地提高了其安全可靠性，弥补了大电网稳定性的不足。并且，分布式发电系统建造和安装成本较低，发电方式灵活，相对于大电网而言输配电损耗也较低，能源利用率高。同时，分布式发电系统可接入公共电网，改善电网的调峰性能，是大电网的有力补充和有效支撑。
[0003]然而，随着分布式发电系统的渗透率增加，大量基于逆变器的分布式发电单元已经装配到传统低压电力配电系统中，会对公共电网的稳定性造成很大冲击，使得电网中的谐波污染更加严重。为了解决分布式电源并网问题，协调公共电网与分布式电源间的矛盾，充分利用新能源发电，提出了微电网的概念。
[0004]一些边远的地区因为地理位置较为偏远，如果从大电网进行电力供应，输电线路长、损耗大，成本昂贵，微电网的发展很好的解决了这一难题。孤岛运行的微电网中，由分布式能源为负荷提供电力保证，为这些地区的生产和生活提供了便利。但孤岛微电网中由于各种微电源的间歇性、大量采用电力电子器件、负荷多变性等因素，导致电压和频率的波动范围较大，甚至出现频率崩溃和电压崩溃现象，很大程度上限制了微电网的大范围应用推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，不但能够实现孤岛微电网系统电压幅值和频率的稳定，而且能够提高系统的动态响应速度，稳态误差更小；负荷功率突变时，负荷功率能够实现精准合理的分配，微电源输出功率更加平滑。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，包括如下步骤：根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制；针对不同电压等级的微电网系统，评估微电源逆变器对微电源功率的传输特性的影响；根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块；基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电
PCC处电压的相角差为；第台微电源到公共连接点 PCC 处的输电线路阻抗为，表示公共连接点的电压值，表示第台微电源到公共连接点 PCC 处的输电线路之间的电阻，表示第台微电源到公共连接点 PCC 处的输电线路之间感抗和容抗之和；高压系统中：高压系统中：中压系统中：中压系统中：低压系统中：低压系统中：。
[0010]具体地，根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块，其中所述下垂控制器的功率传输模块具体包括：瞬时功率计算子模块、低通滤波子模块、下垂控制子模块、参考电压合成子模块以及坐标变换子模块。
[0011]具体地，根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块，其中所述电压电流双环控制模块具体为：电压电流双环控制模块采用电压外环，电流内环的双环控制，电压外环采取比例积分控制，电流内环采用比例控制；所述电压电流双环控制模块还包括解耦子模块和电压前馈补偿子模块。
[0012]具体地，基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路，所述改进的下垂控制策略具体为：在三相静止坐标系下，改进的下垂控制策略的数学表达式：
式中，为abc静止坐标系下下垂控制环路产生的电压参考，为虚拟电感值，为abc静止坐标系下加入虚拟电感压降后合成的新的电压参考；为abc静止坐标系下三相逆变器的输出电流。
[0013]具体地，基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路，所述加入的虚拟电抗环路具体为：三相逆变器在坐标系下的虚拟电抗环路表达式为：坐标系下的虚拟电抗环路表达式为：其中：三相逆变器在两相静止坐标系下的输出电流，为虚拟电感值，两相静止坐标系下虚拟阻抗。
[0014]具体地，所述逆变器并网前，增大虚拟连线电感值稳态后减小虚拟电感值使逆变器输出电压与母线电压相移在设定范围内，具体为：逆变器在并网时，增大虚拟连线电感至特定值；预同步完成后，将逆变器并到母线上，减小并网瞬间的冲击电流；逆变器接入母线后，逐步减小虚拟电感值使满足逆变器输出电压与母线电压之间相移在设定范围内。
[0015]具体地，逆变器输出电压与母线电压之间相移的设定范围为不大于10度。
[0016]由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1）本专利技术提供一种根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制；针对不同电压等级的微电网系统，评估微电源逆变器对微电源功率的传输特性的影响；根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块；基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路；逆变器并网前，增大虚拟连线电感值稳态后减小虚拟电感值使逆变器输出电压与母线电压相移在设定范围内；本专利技术不但能够实现孤岛微电网系统电压幅值和频率的稳定，而且能够提高系统的动态响应速度，稳态误差更小；负荷功率突变时，负荷功率能够实现精准合理的分配，微电源输出功率更加平滑。
[0017]2）本专利技术采用构建的下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块，能够允许功率计算环节和电压电流控制回路之间能够有足够的时间间隔，并且消除瞬时功率中的谐波分量，而且电压电流双环控制模块中解耦子模块和电压前馈补偿子模块的设计，能够减少耦合作用。
[0018]3）本专利技术采用的基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路，能够有效的抑制非线性负载产生的谐波，减小了谐波电流对逆变器输出电压的影响。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的功率传输模块架构图；图3为本专利技术实施例提供的虚拟阻抗环路架构图；图4（a）和图4（b）为本专利技术实施例提供的采用传统方法和本专利技术方法输出的电压波形示意图。
[0020]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。
具体实施方式
[0021]本专利技术提出一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，不但能够实现孤岛微电网系统电压幅值和频率的稳定，而且能够提高系统的动态响应速度，稳态误差更小；负荷功率突变时，负荷功率能够实现精准合理的分配，微电源输出功率更加平滑。
[0022]如图1，本专利技术实施例提供了一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法的流程图，包括如下步骤：一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制；针对不同电压等级的微电网系统，评估微电源逆变器对微电源功率的传输特性的影响；根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块；基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路；逆变器并网前，增大虚拟连线电感值稳态后减小虚拟电感值使逆变器输出电压与母线电压相移在设定范围内；根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制，所述建立微电源接口逆变器数学模型，具体为：器的控制，所述建立微电源接口逆变器数学模型，具体为：其中L为滤波器的单相电感，C为滤波器的单相电容，为abc静止坐标系下经过滤波器滤波后输出电压向量，为abc静止坐标系下逆变器出口处电压向量，为abc静止坐标系下逆变器出口处电流向量，为abc静止坐标系下经过滤波器滤波后输出电流向量；针对不同电压等级的微电网系统，评估微电源逆变器对微电源功率的传输特性的影响，具体为：逆变器输出的有功功率：输出的无功功率：
其中，为微电源，不带本地负载时的输出电压的最大值，微电源与 PCC处电压的相角差为；第台微电源到公共连接点 PCC 处的输电线路阻抗为，表示公共连接点的电压值，表示第台微电源到公共连接点 PCC 处的输电线路之间的电阻，表示第台微电源到公共连接点 PCC 处的输电线路之间的感抗和容抗之和；高压系统中：高压系统中：中压系统中：中压系统中：低压系统中：低压系统中：。2.根据权利要求1所述的一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，其特征在于，根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制，所述实现对微电源接口逆变器的控制，具体为：微电源接口逆变器的控制策略包括：恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制。3.根据权利要求1所述的一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，其特征在于，根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块，其中所述下垂控制器的功率传输模块具体包括：瞬时...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢少荣，
申请(专利权)人：广州中超合能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：