[发明专利]基于VSG和分散式微网结构的光伏用户电源管理方法

权利要求书

1.一种基于VSG和分散式微网结构的光伏用户电源管理方法，其特征在于，所述控制方法针对由一组光伏用户家庭组成的孤岛微电网，使电力在微网内流动，基于虚拟同步发电机技术(VSG)，保证在各个家庭间无需通信的情况下，合理协调平衡光伏发电与家庭用电，以提高光伏供电稳定性和微网电能质量。

2.根据权利要求1所述的基于VSG和分散式微网结构的光伏用户电源管理方法，其特征在于，所述孤岛微电网中的光伏用户家庭由三部分组成：光伏电源、蓄电池储能装置、用电负载；其中光伏电源通过传统无惯性电流控制逆变器接入母线；蓄电池储能装置为VSG控制产生虚拟惯性力，通过VSG控制逆变器接入母线；光伏电源和蓄电池在功能上是互补的，蓄电池可以短暂补偿光伏电源的缓慢响应，进而提高供电质量，而光伏电源可以在需要的时候为蓄电池充电，保证其电量维持在正常水平。

3.根据权利要求1所述的基于VSG和分散式微网结构的光伏用户电源管理方法，其特征在于，所述电源管理方法为辅助控制，而VSG和传统电流控制作为主要控制；电源管理方法辅助控制只采集所在家庭的母线功率变化量，母线频率变化量以及蓄电池SoC三个参量，通过电源管理控制系统生成光伏电源和蓄电池的参考功率，并分别传送给光伏电源控制模块和蓄电池控制模块，电源管理辅助控制有两个主要原则：

1)微网内所有光伏电源互相协调配合，共同调节整个微网的功率波动；

2)每个光伏电源尽可能多的为本家庭负载供电，并且维持每个家庭内的蓄电池电量都在相同的水平。

4.根据权利要求3所述的电源管理辅助控制，其特征在于，所述电源管理辅助控制包括两部分：

1)光伏电源控制：通过调整光伏输出弥补微网频率变化和家庭内部功率波动；

2)蓄电池控制：将充电状态(SoC)维持在适当的水平以保证其长期稳定工作。

5.根据权利要求4所述的电源管理辅助控制，其特征在于，所述电源管理辅助控制的数学表达式为：

1)P_PV^*i＝G₁(s)P_UNⁱ+G₂(s)ΔF_MG

2)P_BY^*i＝-G₃(s)(SoC_ref-SoCⁱ)

6.根据权利要求5所述的电源管理辅助控制的数学表达式，其特征在于，基于控制目标考虑，所述G₁(s)、G₂(s)、G₃(s)用PI调节器实现，得到表达式新形式：

1)

2)P_BY^*i＝-K_BYP(SoC_ref-SoCⁱ)

7.根据权利要求6所述的电源管理辅助控制的数学表达式新形式，其特征在于，通过K_BYP、K_PVPP、K_PVPI、K_PVFP、K_PVFI五个参数的合理设置，利用PI调节器控制实现SoCⁱ趋近于SoC_ref，ΔF_MG趋近于0，P_UNⁱ趋近于0。

8.根据权利要求1所述的基于VSG和分散式微网结构的光伏用户电源管理方法，其特征在于，所述各个家庭间无需通信的实现原理为：当光伏电源反应速度比负载功率波动小时，发生功率不平衡，引起系统频率波动，微网系统频率根据VSG的自主调控系统变化；因为系统频率在微网中的任何点几乎相同，可以在每个家庭内检测功率不平衡而不需要家庭间的通信链路或是更高层的集中控制。