[发明专利]一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法

权利要求书

1.一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法，其特征在于，含有两个光伏电源点的光伏微网拓扑结构包括若干PV逆变器、PV逆变器上连接有一个等效线路阻抗，等效线路阻抗连接公共连接点后与大电网和负载连接；将两个光伏电源点的光伏微网拓扑结构等效成两个光伏电源点的光伏微网戴维南等效电路图，基于两个光伏电源点的光伏微网戴维南等效电路，单个PV逆变器的输出P、Q为式(1)所示：

其中，U_i∠δ_i为PV逆变器的输出电压；P_i、Q_i为PV逆变器输出的有功功率、无功功率；U₀∠0为负载阻抗端电压；Z_load为负荷等效阻抗；光伏微网属于低压微电网，其中各PV电源点与并联母线之间的线路阻抗主要呈阻性R_i＞＞X_i，R_i≈Z_i，X_i≈0，功角δ_i→0，式(1)简化为：

由式(2)可知，光伏微网单个PV逆变器输出有功与功角有关，输出无功与电压有关。为了实现并网逆变器无功补偿控制，通过模拟同步发电机下垂外特性实现下垂无功补偿控制，控制方程为式(3)所示：

U_i＝U₀-nQ_i (3)

其中，U_i是被控逆变器输出电压幅值；U₀是空载输出电压幅值参考值；n是无功功率下垂系数；Q_i是负载分配的无功功率，线性下垂控制是一种有差调节；

新型下垂系数可表示为：

n_i为新型下垂无功补偿系数；U_max、U_min为电压幅值的阈值上限、下限；当U-U₀＞0，即调节电压为正时，分子系数选择U_max-U₀；当U-U₀≤0，即调节电压为负时，选择U_min-U₀；

当面对U₁→U₂的电压调节目标，新型下垂无功补偿控制中无功补偿下垂系数n_i随着当前电压与目标电压差值变化而实时变化，面对同样电压调节，无功调节量为ΔQ₂，ΔQ₂＜ΔQ₁，无功补偿范围缩小，对系统影响更少。

2.如权利要求1所述的一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法，其特征在于，在实际光伏微网系统中，各PV并网逆变器参数不同，输电线路阻抗存在参数漂移、采集误差，导致向负荷输送的功率不能按实际容量进行配比，母线电压和因为阻抗引起的PV并网点电压之差为式(5)：

其中，P_i、Q_i为流过PV_i输电线路有功、无功功率；R_i、X_i为该线路电阻值、电抗值；E₀为系统空载电压幅值；为了弥补因为阻抗不同引起的压差，将动态虚拟阻抗引入下垂无功补偿控制中，动态虚拟阻抗表达式为(6)

Z_Vi＝R_Vi+jX_Vi＝r_Vi∠θ_i (6)

其中，R_Vi、X_Vi为动态虚拟电阻、电抗；r_Vi为动态虚拟阻抗模；θ_i为阻抗角，R_Vi＝r_Vicosθ_i、X_Vi＝r_Visinθ_i，把式(6)引入式(5)中，则动态虚拟阻抗压降为

引入动态虚拟阻抗后两个逆变器输出电压表示为式(8)：

U₁、U₂为PV1、PV2逆变器出口电压，根据式(5)，ΔU₁、ΔU₂表示为式(9)：

为解决无功分配误差问题，PV1线路引入动态虚拟阻抗后压差与PV2线路压差应相等，即：

基准阻抗产生的压降应相等，即：带入式(10)中，则有：

δU_V1＝-δU₁ (11)

根据式(7)与式(9)，可得：

引入动态虚拟阻抗三角函数式，式(12)转换为：

动态虚拟阻抗模值大小表示为：

由式(14)可知：r_vi根据ΔR、ΔX、P_i、Q_i、θ_i计算得到，对于任意给定的线路和光伏并网逆变器参数都有唯一动态虚拟阻抗模值与其对应，通过选择r_vi改善无功功率分配精度、抑制无功环流，将动态虚拟阻抗产生的动态补偿电压加入下垂无功补偿控制中，得到新的控制方程为：

U_i＝U₀-n_iQ_i+δU_Vi (15)。