[发明专利]一种基于自适应虚拟阻抗的电网无功均分控制方法

说明书

本发明提供一种基于自适应虚拟阻抗的电网无功均分控制方法，包括以下步骤：1、分析传统下垂控制方法，得到分布式电源有功功率和无功功率的表达式；2、由1得到传统P‑f下垂控制表达式和传统Q‑E下垂控制表达式；3、引入自适应虚拟阻抗，自适应调节分布式电源每个DG单元的无功功率；4、仿真验证本控制方法的有效性和可行性。本控制方法精确的实现了分布式微源的无功均分，仅利用本地信息进行控制，无需各微源间的信息传输，保证了微电网即插即用的特性；无需提前在线估计或测量馈线阻抗值，降低了系统的复杂度和成本；本发明对微电网的结构要求较低，可适用于复杂的阻抗网络中。

技术领域

本发明涉及微电网领域，更具体地，涉及一种基于自适应虚拟阻抗的电网无功均分控制方法。

背景技术

近年来，微电网凭借着多样化的供能模式以及弹性的控制方式，逐渐成为国内外炙手可热的研究焦点。在微电网孤岛运行时，通过调节电压幅值和频率来实现功率均分。传统的下垂控制方法中，由于系统线路的频率一致，其各自的有功功率可以实现均衡分配。而无功输出则由于馈线阻抗的不匹配，不能参照常规下垂系数进行合理分配，从而在各分布式电源间产生无功环流，对电能质量和系统的稳定性有很大的影响。因此，如何实现各DG间的无功均分是微网在运行中解决的首要问题。

为了实现无功功率均分，国内外学者进行了一系列研究。从补偿线路阻抗不匹配角度，有文献设计了一个馈线压降在线估计器，将实时估计的电压并入功率控制方案中，来实现孤岛运行时微网中的无功均分的精确控制。其不足在于为了正确的估计电压降，微电网在孤岛运行之前应先运行于并网状态。通过在线路中注入谐波，来预先获取线路间的阻抗不匹配信息，但该方法引入的谐波会使得微电网电能质量降低。在下垂控制中，功率耦合的现象可以通过引入一定的虚拟阻抗来实现解耦消除，同时提高无功均分的精度。为调节微源输出阻抗，利用虚拟阻抗方法，从电压闭环指令中减掉虚拟阻抗两端的压降。该方式有效降低了线路的阻抗性对输出功率的影响，不足在于微源输出端则会出现电压降落的问题。通过引入适当的虚拟阻抗值，设计DG的等效单元阻抗与其额定值成反比来消除无功功率分配误差。然而虚拟阻抗的控制方法是基于物理馈线已知的情况下，通常情况其不易获得。

发明内容

本发明针对现有技术中无功功率均分不精准，适用范围比较单一，稳定性不高，虚拟阻抗通常不易获得的问题。为实现上述目的，本发明提供一种基于自适应虚拟阻抗的电网无功均分控制方法。

一种基于自适应虚拟阻抗的电网无功均分控制方法，包括以下步骤：

S1、分析传统下垂控制方法，得到分布式电源有功功率和无功功率的表达式；分布式电源有功功率和无功功率的表达式分别为：

其中：E_i表示第i个分布式电源的输出电压幅值，V_PCC为公共母线的交流电压幅值，δ_i为功角，R_li，X_li分别为线路的电阻和电抗；

S2、由1得到传统P-f下垂控制表达式和传统Q-E下垂控制表达式；

传统P-f下垂控制表达式为：

ω_i＝ω₀-mp；

m＝Δω/p_imax；

其中：ω₀和ω_i分别为第i个DG单元的额定角频率和参考角频率；m为频率的下垂系数；Δω为逆变器所允许的最大频率偏差；P和P_max分别为第i个DG单元的实际和最大实际输出功率；

S3、引入自适应虚拟阻抗，自适应调节分布式电源每个DG单元的无功功率；

S4、仿真验证本控制方法的有效性和可行性。