[发明专利]一种无互联通信的孤岛微电网无功均分控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种无互联通信的孤岛微电网无功均分控制方法及装置，其中方法包括：步骤S1：初始功率分配级：在本地控制器中得到负荷总有功功率；步骤S2：二次功率分配级：在本地控制器基于得到的总有功功率得到平均无功功率；步骤S3：功率平衡级：利用无功功率平均值与逆变器输出功率实际值Qi的差值调整虚拟阻抗，以修改逆变器等效线路阻抗，调整逆变器输出电压。与现有技术相比，本发明通过初始功率分配级和二次功率分配级分别利用本地控制器测量得到负荷的总有功功率和平均无功功率。进而在功率平衡级中，利用平均无功功率与逆变器输出无功功率设计虚拟阻抗，自适应调整逆变器输出电压，消除逆变器等效线路阻抗差异，实现无功功率均分。

技术领域

本发明涉及一种孤岛交流微电网功率均分控制技术，尤其是涉及一种无互联通信的孤岛微电网无功均分控制方法及装置。

背景技术

近年来，微电网的发展受到国内外学者的广泛关注。微电网是一种将分布式电源、储能装置、可控负荷等单元结合在一起的新型电网形式[1-2]，实现了分布式发电(Distributed Generation,DG)的灵活控制[3-5]。

微电网的运行模式包括孤岛模式和并网模式[6-7]。DG并联运行控制策略一般包括基于有互联线的主从控制法、集中控制法、平均负载分配法和基于无互联线的下垂控制[8]。基于有互联线通信的策略成本较高，且互联线的存在会限制系统的灵活性和冗余性。因此，在孤岛运行模式，并联运行的DG单元通常采用基于无互联线的下垂控制来实现功率的合理分配[8]。传统下垂控制模拟电力系统发电机特性，通过DG的频率和电压调整自身输出功率[9]。其中，频率是系统全局变量，所以受控于系统频率的有功功率可以实现合理分配；而受控于系统电压的无功功率受逆变器线路阻抗不匹配的影响无法实现精确均分，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[10-11]。因此实现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。

为解决上述问题，众多学者提出了多种改进策略来抑制线路阻抗差异对功率分配的影响。文献[12]提出了一种自适应调节下垂系数的方法，该方法可有效减小系统环流实现功率均分，但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[13-14]根据不同等效线路阻抗上产生的压降，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[15-16]中提出一种主动线路观测器，基于本地信号较精确地辨识出线路阻抗的实际值，利用该线路辨识结果，可有效补偿DG线路的不匹配电压降，实现无功功率精确均分。但该方案对微电网结构要求较高且工程实用价值不高。文献[17]提出一种主动阻抗检测方法，即通过主动注入单脉冲扰动，检测变流器输出电压、电流变化，获得线路阻抗信息，但是该方法测量精度较差，且只适合感阻性网络。文献[18]提出一种基于虚拟电容算法的无功功率分配策略，并联电容可以减小无功功率分配误差，同时减小系统电压偏差。然而，该算法并不具有通用性，虚拟电容算法的建模也比较复杂。文献[19]提出了一种基于同步补偿的改进下垂控制策略，根据DG输出电压生成同步信号，使DG分别工作在无功均分模式和电压恢复模式，同时实现无功均分和电压恢复，但该方法对通信的同步性要求较高，出现高延迟时策略可能会失效。文献[20]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。

参考文献如下：

[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[J].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):10-23.