[发明专利]基于同步补偿的微电网无功均分改进下垂控制方法

说明书

本发明涉及一种基于同步补偿的微电网无功均分改进下垂控制方法，微网中各个分布式电源通过电压源型逆变器VSI，再经过LC滤波器滤波后为母线提供的有功和无功功率，系统中各个DG在传统下垂控制下工作，无功功率无法实现精确均分时，采用同步补偿的改进下垂控制策略，该方法采用简单的同步信号，DG均工作在无功均分环节，同步补偿无功功率，修改下垂特性的电压偏置。然后当其中一个DG输出电压降至限定最小值时，该本地控制器发出同步信号，各个DG工作在电压恢复环节。最终实现无功功率均分和补偿由无功功率均分引起的电压降低。所提出的控制策略在系统正常运行、负荷投切、线路参数发生改变情况下均能使有功功率保持均分。

技术领域

本发明涉及一种微网下垂控制优化技术，特别涉及一种基于同步补偿的微电网无功均分改进下垂控制方法。

背景技术

随着全球范围内的能源问题和环境问题的日益加剧，微电网受到了各国学者广泛的关注。微电网是由分布式电源、负荷、储能装置、电力电子变换器、监控和保护装置等构成的中小型发配电(文献[1-2])，实现了DG的灵活控制(文献[3-6])。微电网与传统大电网系统不同的是，缺少惯性环节，所以DG的电力电子装置接口是其控制的关键。

传统下垂控制模拟电力系统发电机的行为，通过DG的频率和电压调整自身输出功率。由于频率是系统的全局量，所以有功功率可以实现均分(文献[7])；但由于线路阻抗的不匹配使得各逆变器输出电压产生差异，从而无功功率无法实现精确均分，导致系统内产生无功环流，影响电能输送效率，严重时甚至引起系统稳定性问题(文献[8-9])。因此实现逆变器无功功率的精确均分，抑制无功环流是微电网研究的热点问题之一。

文献[10-11]根据不同线路等效阻抗产生的压降，对逆变器实际输出电压进行不同程度的补偿，使得最终的输出电压幅值相同从而达到无功功率精确分配的目标，但线路阻抗值数据难以精确获知。文献[12-13]构造虚拟电抗，等效为同时增加各DG的输出阻抗，从而减少环流，但是增加DG的输出阻抗，势必引起更大的电压偏差。文献[14-15]引入母线电压公共变量和积分环节，稳态时可精确均分负载，然而远距离的母线电压测量困难。文献[16-17]提出了一种主动线路观测器，可基于本地信号较精确地辨识出线路阻抗的实际值，基于该线路辨识结果，可有效对DG等效连接线路的不匹配电压降得到补偿，实现无功功率精确均分。但是该方法较为复杂，对微网结构要求很高，不适用于网状等复杂结构。文献[18]提出了一种自适应调节下垂系数的方法，将基准逆变器的输出功率与各DG的输出功率相比较，并自适应地调节各逆变器的下垂系数，该方法有效减小或消除了由线路阻抗和本地负荷不一致引起的系统环流，实现了功率均分，但是该方法在计算下垂系数时需要利用DG之间的信息，对于通信带宽要求较高，不利于系统的设计。文献[19]将无功偏差作用于有功/频率下垂控制，产生有功扰动，再通过低宽带通信发出同步信号，将该扰动作用到每个微源无功/电压下垂控制，以此消除无功偏差。但该方案将产生频率的波动，会影响微电网系统的稳定性。

文献：

[1]王成山,李鹏.分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战.电力系统自动化2010,34(2):10-23.

WANG Chengshan,LI Peng.Development and Challenges of DistributedGeneration,the Microgrid and Smart Distribution System[J].Automation ofElectric Power Systems,2010,34(2):10-14.

[2]Liu X,Wang P,Loh P C.A hybrid AC/DC microgrid and its coordinationcontrol[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2011,2(2):278-286.