[发明专利]一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法

说明书

本发明公开了一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法，涉及光伏微网控制领域。本方法过引入新型下垂系数来增加无功补偿动态性能，解决了电压调节过大会引起电气设备脱网的不足，采用动态虚拟阻抗来改善系统的阻性特征，补偿压降新型下垂无功补偿控制可以减少电压调节量，电压调节能够维持在设定的小偏移量范围内，消除了稳态电压偏差，环流抑制效果明显，最后将控制策略通过Matlab/Simulink仿真和实验来验证方法的有效性分配偏差精度提高了10倍之多，保证了供电可靠性，提高了光伏微网中各个电源点的利用率。

技术领域

本发明涉及光伏微网控制领域，具体涉及一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法。

背景技术

由光伏发电构成的微电网，电源点存在间隙性和不确定性，光伏发电组件对温度、太阳辐射变化较敏感，这对光伏微网并网运行优化研究提出了更多要求。光伏微网通过公共接入点(PCC)与公共电网并列运行，电压受公共电网牵制。光伏微网与传统大电网相比，微网系统本身缺少惯量特性，并网点母线电压易受负荷功率波动等因素影响，如何对光伏电源的逆变装置合理控制，维持并网点母线电压稳定，提高光伏微网输出电能质量，成为最近的研究热点。

在光伏微网逆变装置控制系统中，控制策略可分为电流控制法和电压控制法。其中电压控制法是以电压幅值和相位为控制目标，包括：下垂控制和虚拟同步机(Virtualsynchronous machine，VSG)。下垂控制和VSG控制通过模拟传统同步发电机的电压源外特性，对逆变装置输出有功-频率、无功-电压独立解耦控制，使电源点通过并网点为大电网提供惯性、阻尼支撑。但在实际运行过程中，由于线路阻抗分布不均匀、输出压降非线性，导致微网中存在无功分配误差、电压波动明显、电源点环流问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种以双光伏电源点戴维南等效模型建立光伏微网功率数学表达式，并分析并网逆变器控制模型；引入新型下垂系数来增加无功补偿动态性能的种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种新型光伏微网下垂无功补偿控制方法，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，基于两个光伏电源点的光伏微网戴维南等效电路图，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：