[发明专利]一种微电网中逆变器并联运行时无功均衡分配控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中的微电网技术领域，尤其是涉及一种微电网中逆变器并 联运行时无功功率合理分配的控制方法。

背景技术

微电网由分布式电源(distributedgeneration，DG)、储能装置、能量转换装置、 保护装置和负荷等设备组成，可运行于并网和孤岛两种模式。微电网并网运行时， 电压与频率由系统决定，可较易达到功率均分。

微电网的传统下垂控制是根据各DG单元输出的有功和无功来调节各逆变器 输出电压幅值与频率，下垂控制方程可以表达为：

ωi=ω0-miPiUi=U0-niQi---(1)]]>

式中：ω₀、U₀分别为各DG空载时输出的电压角频率和幅值；P_i、Q_i分别为第 i个DG输出有功功率和无功功率；m_i、n_i分别为第i个DG的有功下垂系数和无功 下垂系数；ω_i、U_i分别为第i个DG输出的电压角频率和幅值。

图1给出了式(1)表示的传统下垂控制框图，图中i_o为逆变器输出滤波电感电 流；u_o为逆变器输出滤波电容电压；ω、U分别为下垂控制器调节得到的电压角频 率和幅值，用以合成电压电流双环控制的参考电压。

传统下垂控制是在逆变器输出阻抗和线路阻抗之和为感性的条件下提出的。微 电网通常采用低压传输线路，低压微电网中线路阻抗主要呈阻性，若采用传统下垂 控制，电压幅值的调整会影响到有功功率，频率的调整也将影响到无功，有功和无 功功率耦合。通常通过加入虚拟阻抗，实现有功和无功解耦。

由于频率为微电网系统的全局变量，相角与频率成比例，因此有功功率可按传 统下垂控制方法的有功下垂系数进行合理分配。而电压是局部变量，若各DG连接 到公共连接点的线路长度不一致，则DG的连线阻抗之间存在差异，导致无功功率 不能均分。

两台容量相同的DG并联运行，共同为负载供电，容量和无功下垂系数均相同。 若DG₁的连接线路电感小于DG₂，根据式(1)表示下垂控制可得如图2所示的无功 分配情况。由于线路电感不一致，两台DG的负荷输出曲线斜率不同，输出端电压 也不同。DG₂的线路电感较DG₁大，负荷输出曲线斜率较大，输出的端电压较大， 因而分配的无功较小，无功不能均分。

图3为两台DG并联运行的孤岛型微电网等效电路，DG通过不同线路阻抗连 接到公共连接点。

图3中：R、Χ为DG₁与DG₂相同大小的连线阻抗；ΔR、ΔΧ为DG₁与DG₂的 连线阻抗之差；ΔU₁、ΔU₂分别为DG₁和DG₂输出电压到PCC点的电压降落。设 DG₂的线路阻抗大于DG₁，根据图3可推出：