[发明专利]一种微电网自适应下垂控制的调节电压频率的方法

说明书

本发明涉及一种基于控制的微电网自适应下垂控制的调节电压频率的方法，当使用传统下垂控制，微电网孤岛运行时，负荷增大或减小都会使频率和电压偏离额定值，本发明针对传统下垂控制所存在的问题，通过P‑f控制采用自动调节P‑f曲线的下垂系数的方法，实现对系统频率f的维持，Q‑U控制采用自动调节Q‑U曲线的下垂系数的方法，实现对系统电压U的维持。在改进下垂技术的作用下，从而可以达到调整频率和电压的目的，即维持系统电压频率在合理范围内。

技术领域

本发明涉及微电网传统下垂控制领域，特别是一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法。

背景技术

近年来，随着各国经济的迅速增长和社会发展，能源和环境保护问题日益突出，因此，清洁无污染并可再生的新能源越来越受到人们的欢迎，成为当下研究的热点。各国学者经过多年研究，纷纷提出了分布式发电(DG)思想。DG由风力发电、太阳能发电和光伏发电等组成，其发电设备在用户周围分散的布置，可靠性高，可以对不同用户在用电方面给予极大限度的支持，大大提高了能源的利用率。

以DG形成的微电网，在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题。即当微电网的负荷或网络结构发生变化时，如何通过对微电网中各个DG进行有效的控制，以保证微电网在不同运行模式下都能都满足负荷的电能质量要求的问题。

微电网能够在并网运行和孤岛运行两种模式下运行。当微电网并网运行时，微电网内的各个DG只需要控制功率的输出以保证微电网内部功率的平衡。由于微电网的总体容量相对于电网来说较小，因此额定电压和额定频率都有电网来支持和调节。当微电网孤岛运行时，微电网与电网连接断开，此时微电网内部要保持电压和频率的额定值，就需要对其各个DG 进行有效的控制以维持整个系统能够稳定运行，保证系统的电压及频率在合理的范围内。

目前，通常采用的三种控制方式为：传统下垂控制方式、V/f控制方式、PQ控制方式。采用传统下垂控制时，随着负荷增大或减小将会使电压幅值或频率偏离额定值；这将取决于下垂特性和负荷的频率/电压敏感度。为了确保微电网的频率/电压恢复到额定值，则需要调节 DG的输出。而V/f控制方式主要运用于微电网孤岛运行模式，采用V/f控制方法时需提前确定孤岛运行条件下负荷与电源之间的功率匹配情况。采用PQ控制方式的DG并不能维持系统的频率和电压；如果是并网运行的微电网系统，则有常规电网维持频率和电压，如果是孤岛运行的微电网系统，则系统中必须有维持频率和电压的DG。综上可知，采用何种控制方式来控制系统电压和频率在合理的范围内是微电网亟待解决的问题，其对提高供电可靠性及维持系统的稳定性具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法，有利于调整微电网的频率和电压，保证系统的电压及频率在合理的范围内，从而提高其稳定运行能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低压微电网中并联逆变器的改进自适应下垂控制方法，所述方法包括下列步骤：

1)简化电网参数，得到第i个逆变器输出的有功无功功率：

式中U_oi为逆变器i输出电压的幅值；U_p为公共母线电压的幅值；为逆变器i出口处电压的相角与母线电压的相角之间的差值；Z_i、θ_i分别为逆变器i等效输出阻抗的幅值、相角。

2)引入虚拟阻抗使逆变器的等效电抗远远大于等效电阻，使等效输出阻抗呈感性，可以得到：

3)由于锁相环的作用，逆变器输出电压的相位接近母线电压，相角差近似为0，可以得出：