[发明专利]基于分布式协同控制的微网功率平衡和环流抑制控制方法

说明书

基于分布式协同控制的微网功率平衡和环流抑制控制方法，根据孤岛型微网组成单元及其之间的电力电子特性，得到含有n个并联逆变型微源的等效电路图；分析和得出抑制逆变器之间环流的条件；建立基于分布式协同控制的分层控制架构；实现系统的无缝通信；确定一级控制层分布式微源基于下垂控制的补偿参数；基于分布式一致性算法设计二级控制层即协同控制层的补偿控制器，实现孤岛型微网多逆变器的功率均衡和环流抑制；本发明将多源异构分布式能源之间的相互作用及动态特性的变化从层面抽象到点作为模型化参数建立了孤岛型微网分布式协同控制模型，可实现微网多逆变器功率均分与环流抑制的分布式协同控制。

技术领域

本发明属于电力电子、通信及控制领域，特别涉及一种基于分布 式协同控制的微网功率平衡和环流抑制控制方法。

背景技术

合理开发利用清洁高效的可再生能源和基于灵活经济的分布式 发电DG(Distributed Generation)的微网技术(Microgrid)是解 决未来世纪能源和环境问题的主要出路。微网作为未来智能电网发展 的重要一环，能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入， 实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是传统电网向智能电网过渡的重要而不可缺少的途径。微网集成了多种可再生能源的输入(光、 风、气等)和多种产品的输出(热、电等)，可以通过配电网与大电 网并联运行，也可以独立地为当地负荷提供电力需求。微网技术的发 展对于调整能源结构、保护环境、解决农村用能及边远地区用电、实现“高端、高效、绿色、特色”的能源建设等均具有重要意义。

对于逆变型微网系统而言，内部动态特性复杂、集成了多种能源 的输入(光、风、氢、天然气等)，并在一定区域内分布部署，运行 模态多，既可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行，可以看做是 一类典型的网络控制系统。并网模式下，微网与大电网相连，因此微 网的动态性能主要由大电网决定；而孤岛模式下，微网必须保证自身 内部的能量供需平衡的同时达到电压和频率平稳的目的，图1展现了 微网系统的孤岛模式下的典型结构。这就必然导致了微网在孤岛模式 运行下的设计、控制、管理等方面都面临了诸多问题：

(1)孤岛运行时，多样化的微电源难以保证快速跟踪微网内负 荷的变化，微网内的电压、频率失去电网的支撑会发生较大的波动， 电能质量下降，严重的会损坏配电设备和用户设备；

(2)由于分布式逆变型微源具有即插即用的灵活性以及电网线 路阻抗的不确定性，导致了电网中各个发电单元的参数的不平衡，从 而会有较大的感性电流环流出现在电源之间，因此必须对系统参数的 变化做出迅速响应。

(3)由于分布式微源种类不同，又分散在各个地方，因此微源 自身的电力电子特性不同，连接线路阻抗不同，传统的下垂控制方法 很难保证负载间的功率均分，逆变器之间会有环流出现，造成系统能 源的浪费，严重影响电能质量。

尽管国内外学者在解决复杂动态微网的多种类分布式能源协同 控制问题中做了很多研究工作，开发了多种控制结构和模式，采用了 很多先进的控制思想和技术，取得了很多有重要意义的研究成果。然 而，为了实现多逆变型微网运行的稳定性，保证电能质量，必须解决 由逆变器间环流造成的电能质量恶化问题。因此，针对微网内部动态 特性复杂，运行结构多变的特性，如何基于分布式能源的分布式控制 实现微网多逆变器的稳定运行和功率均分，抑制系统电流环流的出现 减少能量损失是必须要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于分布 式协同控制的微网功率平衡和环流抑制控制方法，针对传统的下垂控 制所带来的电压和频率偏差问题以及逆变型微源控制单元参数不平 衡带来的系统间环流而造成的能源浪费和电能质量严重下降的问题， 基于通信的二级协同控制方式，研究了具有多源异构特性的分布式能 源层和协同控制逻辑层的参数化模型关系，将多源异构分布式能源之 间的相互作用及动态特性的变化从层面抽象到点作为模型化参数建 立了孤岛型微网分布式协同控制模型，可实现微网多逆变器功率均分 与环流抑制的分布式协同控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：