[发明专利]一种适用于微电网的分层同步控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源发电微电网领域，特别地涉及一种适用于微电网的分层同步控制方法。

背景技术

近年来，以太阳能和风能为代表的可再生能源快速发展，带动了基于电力电子装置的分布式系统大规模并网，而并网系统的可靠、稳定运行以及髙质量的电能输出，是电网安全运行的有力保障。微电网是将区域内的分布式系统集中管理，可以运行在并网或孤岛模式、降低间歇性分布式系统给配电网带来的不利影响，最大限度地利用可再生能源，提高供电可靠性和电能质量。将分布式系统组建成微电网的形式接入配电网，是利用可再生能源的有效方式之一。

微电网可认为是由内部众多相互独立的DG(Distributed Generation)单元，组建的区域电网形式，由逆变器控制输出有功及无功功率。微电网在并网运行时，可由配电网为其提供电压和频率支撑。孤岛运行时由于缺乏配电网提供的电压支撑，因此必需由逆变器建立稳定可靠的电压和频率，以保证微电网的正常运行。在并网逆变器的上层调度控制方面，微电网控制策略和控制模式主要有恒功率控制(PQ控制)策略、下垂控制(Droop Control)策略和恒压/恒频控制(V/F控制)策略及其组合或改进策略。电力电子装置感知所在连接点的电压、电流信息，接受上层调度的设定指令，按照指令向电网输送功率并保持公共连接点电压稳定，以提高微电网运行灵活性。

目前，微电网控制的核心问题之一，是降低微电网运行模式切换冲击和实现平滑过渡，解决这个问题的关键是降低因网架不对称带来的模式切换前后功率不匹配问题和严格控制交换功率的规模(如Droop控制由孤岛转联网的适应性问题)。采用下垂控制策略(Droop Control)的电压源型逆变器(VSIs)并联组成的微电网，可在孤岛及并网模式下参与电网频率与电压幅值的控制，因此已广泛受到国内外研究者的重视。当微电网由孤岛转为并网模式时，闭合并网开关前，应首先将微电网PCC点的电压与电网侧电压进行频率、电压幅值及相位同步。因微电网等效输出阻抗及线路阻抗较小，对外呈电压源特性，控制的精度将直接影响微电网工作模式切换过程的稳定性。传统同步策略采用基于旋转坐标系的锁相环(SFR-PLL)对网侧差异进行检测，其结果易受谐波影响，而控制环路的稳态误差亦会对同步精度产生影响。随着微电网智能化程度的提高，分层控制技术已经成为微电网发展趋势。

基于上述问题，本发明提出了一种适用于微电网的分层同步控制方法，针对其在工作模式转换过程中与电网进行同步的问题，提出了一种基于傅里叶变换的双扰动同步控制策略，该策略在微电网二层控制中添加频率校正，相位与电压幅值扰动控制，对并网开关两侧的电压差进行傅里叶变换，并采用扰动观察法，使其两侧电压基波分量达到同步，抑制由闭合并网开关对微电网造成的电流冲击。该策略克服了易受谐波影响的缺点，且具有较高同步精度。

发明内容

针对微电网在模式转换过程中需与电网进行同步的问题，提出了一种基于傅里叶变换的双扰动同步控制策略，该策略在微电网二层控制中添加频率校正，相位与电压幅值扰动控制环节，对并网开关两侧的电压差进行傅里叶变换，并采用扰动观察法，使其两侧电压基波分量达到同步，抑制由闭合并网开关对微电网造成的电流冲击，实现模式转换过程的无缝切换。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种适用于微电网的分层同步控制方法，所述微电网具有层级结构，所述层级结构包括进行功率设置用于控制有功功率及无功功率的主控层、用于微电网运行及模式切换控制的二级控制环路、以及用于VSIs的电压、电流环、有功/无功功率的下垂控制的三级控制层，其包括以下步骤：

步骤1、所述微电网运行在孤岛或并网模式时，利用二级控制环路中的SFR-PLL对微电网PCC点频率及电压幅值进行检测，获取PCC点实际频率值ω_g及电压幅值E_g，并利用二级控制环路中的PI控制器实现微电网PCC点频率及电压幅值对电网的无差跟踪；

步骤2、当所述微电网由孤岛向并网模式转换时，先通过所述PI控制器产生一同步控制环输出频率增量△ω_s，对微电网侧频率进行调节，实现微电网侧频率与电网侧频率无静差：