[发明专利]提高柔性微电网电能质量的自适应电压电流协同控制器

说明书

本发明涉及提高柔性微电网电能质量的自适应电压电流协同控制器，通过对传统电压电流协同控制器的接口转换器中功率控制回路中增加积分项，并构造了频率自适应电压电流协同控制器，实现了在微电网频率变化的情况下，分布式发电单元也能够良好的实现系统谐波补偿性能，并提高了分布式发电单元机组在微电网出现频率扰动时的功率控制精度。由于通过在传统的有功功率频率控制方案中增加一个简单的积分项，保证了控制器在电网电压频率扰动下的精确功率控制。并且通过构造频率自适应电压电流协同控制器，使得即使由于微电网基频变化，谐波畸变的频率受到影响时，分布式发电单元机组也能准确跟踪电流。

技术领域

本发明属于配电网运行控制领域，尤其是提高柔性微电网电能质量的自适应电压电流协同控制器。

背景技术

基于可再生能源(RES)的分布式发电(DG)机组越来越多地融入到配电系统中，各种负荷中非线性负荷比例越来越高，与此同时，电网中非线性负荷的应用会导致配电网的谐波污染。带有LCL滤波器的电力电子转换器被用作可再生能源与电网之间的有效接口，接口变换器通常有更高的控制带宽，可以在不使用任何额外谐波滤波设备的情况下主动调节配电系统的电能质量。

DG机组的控制方案分为电流控制法(CCM)和电压控制法(VCM)两种。其中，CCM采用鲁棒控制方案，可以实现优良的谐波补偿性能。但是当分布式发电机组转换为独立孤岛运行时，CCM的控制存在困难；VCM被认为是应用于双模式(网连当微电网出现频率偏差时，利用所提出的频率自适应电压电流协同控制器，使分布式发电机组在不同的微电网频率条件下也能实现优良的系统谐波补偿控制性能模式和孤岛模式)微电网的一种有效解决方案。此外，DG虚拟阻抗和下垂控制的结合进一步确保了DG机组之间的负荷共享。然而，传统的VCM很难调节DG机组线路的谐波电流。因此，VCM很少用于解决系统谐波问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出提高柔性微电网电能质量的自适应电压电流协同控制器，利用频率自适应电压电流协同控制器取代传统电压电流协同控制中的固定频率谐振控制器，当微电网出现频率偏差时，使分布式发电单元在不同的微电网频率条件下也能实现优良的系统谐波补偿控制。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

提高柔性微电网电能质量的自适应电压电流协同控制器，包括微电网电路、改进功率控制回路、改进虚拟阻抗回路、模式选择模块和频率自适应电压电流协同控制器，所述微电网电路分别连接改进功率控制回路和频率自适应电压电流协同控制器，改进功率控制回路、改进虚拟阻抗回路和模式选择模块分别连接频率自适应电压电流协同控制器。

而且，所述微电网电路包括：分布式发电单元、LCL滤波器以及本地负载或者接入配电网或微电网的公共耦合点PCC，所述分布式发电单元通过LCL滤波器连接本地负载或者接入配电网或微电网的公共耦合点PCC。

而且，所述改进功率控制回路由如下数学模型构成：

其中，为分布式发电单元参考频率，为分布式发电单元的标称频率，为实功率控制的下垂系数，为系统输出的额定有功功率，为系统输出的实时有功功率，为分布式发电单元参考电压幅值，为分布式发电单元标称电压，为无功控制的下垂系数，增益系数为和，为系统输出的额定无功功率，为系统输出的实时无功功率，为截止频率，为滤波电容电压，为分布式发电单元的线电流，为滤波电容电压的正交分量，为分布式发电单元线电流的正交分量。

而且，所述改进虚拟阻抗回路由如下数学模型构成：

其中，为分布式发电单元控制产生的虚拟电阻，为分布式发电单元控制产生的虚拟电感，为基波成分提取器，为由基波成分提取器提取的基波电流，为基波电流的正交分量，通过推迟四分之一周期得到，为分布式发电单元的线电流，为分布式发电单元的标称频率。