[发明专利]一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法

说明书

本发明公开了一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法，本发明首先建立了DG等效谐波阻抗与DG剩余容量之间的下垂关系，即Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系，根据各DG的剩余容量差异化各DG的等效谐波阻抗。将Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系和通过检测DG中逆变器实际输出的h次三相谐波电流控制逆变器实际输出的h次三相谐波电压的谐波阻抗控制方法相结合，使DG实际的等效谐波阻抗满足Z_{DGk_h_eq}‑S_{DGk_remaining}下垂关系，实现按照DG的剩余容量分配谐波功率的目标。本发明的控制算法更为简洁，运算量更小，设计的DG等效谐波阻抗也更为合理。

技术领域

本发明属于孤岛微电网功率分配领域，特别涉及一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法。

背景技术

随着传统化石能源的逐渐枯竭，光伏发电、风力发电等可再生能源的研究和利用越来越受到人们的重视。然而，由于可再生能源具有分散性、波动性等固有的特点，所以可再生能源的转换和利用难以通过传统电网形式大规模消纳。为了解决这个问题，微电网的概念应运而生。微电网有并网运行和孤岛运行两种状态，处于孤岛运行状态的微电网称为孤岛微电网。作为可再生能源发电和综合利用的接口网络，微电网对于可再生能源的利用效率和质量具有至关重要的影响。同时，作为对传统大电网的有益补充，微电网对电力网络的可靠性和灵活性具有显著的提升作用。鉴于微电网具有以上优势，其近年来受到学术界和工业界越来越广泛的关注。世界上许多国家均已开展了对微电网相关技术的深入研究，并建立起一批具有重要学术意义和应用价值的微电网实验室和示范工程。如何构建安全、可靠、高效的微电网系统，以及如何充分发掘微电网系统中变流器在功率传输、电能质量治理方面的价值已成为目前研究微电网的热点问题。

在孤岛微电网中存在大量的电力电子装置和非线性、不平衡负荷，导致其电能质量受到了严重的不利影响。在未进行专门的控制时，孤岛微电网的系统参数变化及分布式发电单元(DG)中逆变器采用的传统控制方式会使DG的等效谐波阻抗具有较大的不确定性和不合理性，进而导致谐波功率分配具有较大的不确定性和不合理性，从而容易引发某些DG的过载。

已有的文献中，针对孤岛微电网中的谐波功率分配问题，有研究人员提出多种方法。一种方法是通过对各次谐波分别构建谐波有功、无功功率与谐波电压频率、幅值间的下垂关系，实现分配谐波功率的目标。这种方法不仅需要精确测量各次谐波功率，控制器的设计也很复杂，运算量也比较大。另一种方法是通过直接串联引入虚拟谐波阻抗，可控地差异化各DG的等效谐波阻抗，进而实现分配谐波功率的目标。然而，已有的引入虚拟谐波阻抗的方法中，用于计算各DG中引入的虚拟谐波阻抗的算法较为复杂，也需要对各次谐波功率进行精确测量，同时所构建的虚拟谐波阻抗的表达式会受到多个变量的影响，从而使各DG的等效谐波阻抗之间的差异无法由各DG的剩余容量之间的差异唯一决定，导致其在分配谐波功率上存在一定的不合理性。

发明内容

本发明的目在于提供一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法，在不需要通信系统的条件下，以较为简便的控制算法和较小的运算量实现按照DG的剩余容量分配谐波功率的目标，可以较好地克服目前已有的孤岛微电网谐波功率分配方法中存在的需要精确测量各次谐波功率、控制算法复杂、运算量大和虚拟谐波阻抗设计不合理等局限性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法，包括以下步骤：

步骤1)，在孤岛微电网中各DG安装之后，测量出第k个DG对应的基波馈线阻抗Z_{lk_f}和h次谐波馈线阻抗Z_{lk_h}；