[发明专利]微电网孤网运行时分布式电源下垂特性的CAD设计方法

说明书

技术领域

下垂特性设计方法属于微电网运行与控制领域。

微电网是一种可将各种小型分布式电源组合起来为当地负荷提供电能的低压电网。它具有并网和孤网两种运行模式，能提高负荷侧的供电可靠性。微电网在并网运行时大多采用PQ控制，系统的频率和电压由大电网维持稳定，但是在孤网状态下失去了大电网的频率和电压支撑，需要微电网自行调节电压和频率。

因此需要设计良好的控制策略来使得微电网在孤网运行时保持电压和频率稳定。

本发明提出了一种新的下垂特性设计方法用于微电网孤网运行时，能够使孤网时系统负荷的变化由孤网系统内各逆变器按照各自的容量大小按比例来承担，从而有效保证了微电网在孤网运行时电压和频率的稳定。

背景技术

目前微电网在孤网运行时主要的电压频率控制方法有两种：一是主从控制，二是对等控制。其中主从控制是指在孤网状态由一个分布式电源作为主控制源，采用恒压恒频控制（Vf控制），系统中所有负荷的增减都由该分布式电源来承担，但是该控制方法对这个主控分布式电源要求较高，其容量必须很大且稳定性很强。而当采用对等控制时，每一个分布式电源的地位都是平等的，通过模拟传统同步发电机的一次调频下垂特性，在合理设计各分布式电源下垂特性的基础上，完成功率分配。

传统下垂特性大多是将有功功率P和系统频率f，无功功率Q和系统电压u之间联系在一起，对每个分布式电源设计P-f下垂曲线和Q-u下垂曲线，将系统的负荷变化按照下垂曲线的斜率分配给各分布式电源。一个典型的逆变器孤网系统如附图1所示，逆变器的直流侧用恒压源来模拟，逆变器输出电压通过LC滤波器后对负荷供电。对该逆变器孤网系统所设计的P-f下垂曲线和Q-u下垂曲线如附图2和附图3所示，其中P为逆变器发出的有功功率，Q为逆变器发出的无功功率，f为系统频率，u为负荷相电压的幅值，f_n为系统的额定频率，f_min为系统允许的最小频率，P_n为逆变器发出的额定有功功率，P_max为逆变器允许发出的最大有功功率， u_n为负荷的额定相电压幅值，u_min为负荷所允许的最小相电压幅值，Q_max为逆变器能够发出的最大无功功率。

其具体实现方法可以分为以下4个步骤来完成

第1步 计算两条下垂曲线的斜率：

P-f下垂曲线的斜率为k_pf，Q-u下垂曲线的斜率为k_qv，

kpf=ΔPΔf=Pmax-Pnfn-fmin---(1),]]>

kqv=ΔQΔu=Qmaxun-umin---(2),]]>