[发明专利]一种孤岛微电网功率精准分配的二次控制方法

说明书

本发明公开了一种孤岛微电网功率精准分配的二次控制方法，该方法采用的微电网系统的控制模型包含功率控制外环模块和电压电流控制内环模块，功率控制外环模块还包括改进下垂控制模块；改进下垂控制模块基于传统下垂控制增加了无功功率二次控制，通过设计DG无功功率期望值自适应算法，根据DG无功功率期望值采用PI控制器生成电压控制补偿量V_i'，将V_i'与下垂控制时的微电网系统电压参考值V_i相叠加获得第i个分布式电源的微电网系统电压补偿参考值V_i^*，将V_i^*和微电网系统频率参考值f_i合成三相电压参考值u_ref后输入至电压电流控制内环模块。本发明的方法能够在负荷波动情况下调整各DG的功率分配情况，达到输出无功功率按DG容量比进行精准分配的目的。

技术领域

本发明属于微电网控制技术领域，具体地说是一种孤岛微电网功率精准分配的二次控制方法。

背景技术

微电网可由分布式电源(Distributed Generator，DG)、储能系统、负荷等多个发电单元、用电单元灵活，可实现自我协调。微电网中分布式电源发电与大电网互为补充，在减少大电网的容量、提高供电可靠性及用电峰谷调节等方面显示出独特的优势，但是滥用以及不规范无管理性地使用分布式发电逐渐也使得其弊端日渐明显，因而，微电网作为电网与分布式电源的中间层，能够保证在分布式能源接入率最大化的同时，减小分布式电源直接接入电网运行的风险，充分发挥电网灵活高效运行的技术优势，通过有效的控制策略将分布式电源的电压和频率稳定在各自的额定值附近才能保障电力系统安全可靠的运行。

微电网具有并网和孤岛两种工作模式。在孤岛模式下，各分布式电源并联运行，由于此时没有大电网支撑，分布式电源的电压和频率容易波动，所以该模式下的控制策略的选择对微电网安全运行至关重要，下垂控制策略是一种经典的微电网控制策略，通过模拟同步机下垂特性来调节有功和无功功率，为微电网系统在孤岛运行状态时提供电压和频率支撑。但是传统下垂控制中由于各DG馈线阻抗差异较大，实现输出无功功率受馈线阻抗差异影响，无法按照DG容量比例实现无功功率的精确分配。

为解决微电网中无功功率分配不均的问题，研究人员提出了多种改善无功功率分配精度的方法。常用的方法有将虚拟阻抗加入传统下垂控制环节，但加入的虚拟阻抗的增加将导致输出电压明显跌落，大大降低了微电网系统电压质量。另有研究将无功偏差作用于有功/频率下垂控制，产生有功扰动；再通过低宽带通讯发出同步信号，将该扰动作用到下垂控制中无功/电压下垂环节，以此消除无功偏差。但该方法会产生频率的波动，影响微电网的电能质量和稳定性，且通信存在延时情况，方法实际应用难度较大。

发明内容

本发明的目的是针对传统下垂控制中无功功率输出与线路阻抗有关以致难以实现无功功率合理分配的问题，提供一种孤岛微电网功率精准分配的二次控制方法，该方法能够实现在负荷波动情况下自适应调整各分布式电源的功率分配情况，使得输出无功功率与线路阻抗无关，实现无功功率按分布式电源容量比合理分配输出，仿真结果验证了该改进策略的有效性。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种孤岛微电网功率精准分配的二次控制方法，其特征在于：该方法基于包括多个分布式电源的微电网系统，各分布式电源通过对应相连的电压型三相有源逆变器和LC滤波器接入微电网系统的公共节点，微电网系统处于孤岛运行状态；该微电网系统的控制模型包含皆带有坐标变换模块的功率控制外环模块和电压电流控制内环模块，其中功率控制外环模块还包括功率计算模块、改进下垂控制模块，电压电流控制内环模块还包括电压电流双环控制器、PWM脉冲调制器，该控制模型用于控制各分布式电源输入微网的有功无功功率，实现各分布式电源输出功率的精准分配；其中改进下垂控制模块的具体控制步骤为：