一種并聯(lián)分布式電源的無功功率均分的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及并聯(lián)分布式電源控制技術(shù)，主要針對采用功率下垂控制的并聯(lián)分布式 電源輸出的無功功率均分，具體是一種并聯(lián)分布式電源的無功功率均分的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)作為分布式電源的有效載體，可以運(yùn)行在孤島、負(fù)荷突變、并網(wǎng)以及兩種運(yùn) 行狀態(tài)切換的四種運(yùn)行狀態(tài)下，適用于微網(wǎng)中的逆變器除需具備常規(guī)逆變器的功能以及能 夠并聯(lián)運(yùn)行外，還需根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)的特殊需求具備一些控制功能，如有功-頻率下垂控制 功能和電壓-無功下垂控制功能。微網(wǎng)中多個(gè)分布式電源（distributed generation，DG) 并聯(lián)運(yùn)行，多采用對等控制策略。所謂對等控制策略，即各DG之間是"平等"的，不存在才 從屬關(guān)系，所有DG以預(yù)先設(shè)定的控制模式參與有功無功調(diào)節(jié)，從而維持系統(tǒng)電壓頻率的穩(wěn) 定。
[0003] 對等控制是基于下垂控制法而成，目前微網(wǎng)中多采用傳統(tǒng)的下垂控制，模擬電網(wǎng) 中發(fā)電機(jī)的有功-頻率特性曲線和無功-電壓特性曲線，在輸出功率發(fā)生變化時(shí)，多個(gè)并聯(lián) 的逆變電源同時(shí)參與系統(tǒng)頻率電壓的調(diào)節(jié)，各電源自動沿著各自的下垂曲線調(diào)整各自輸出 電壓的頻率和幅值，使各自達(dá)到新的穩(wěn)定點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)功率分配，各DG之間無需借助于通信。
[0004] 實(shí)現(xiàn)DG并聯(lián)運(yùn)行的關(guān)鍵在于各電源能共同分擔(dān)負(fù)荷，以達(dá)到各逆變電源輸出功 率平衡，使系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)DG額定功率相同且系統(tǒng)線路系數(shù)相同時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行 的DG的可采用相同的下垂增益，但微網(wǎng)中存在多種不同的DG，其位置有一定的分散性，使 接入微網(wǎng)的線路阻抗也不同，而且各DG的額定功率也不同。因此，在維持電壓和頻率穩(wěn)定 的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)平分負(fù)荷以及在運(yùn)行模式切換過程中保證頻率和電壓在可接受的范圍之 內(nèi)，是微電網(wǎng)運(yùn)行控制關(guān)鍵問題的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
[0005] 當(dāng)今，下垂控制已廣泛應(yīng)用于微電網(wǎng)中，特別是在對等控制的微電網(wǎng)中，但是傳統(tǒng) 的下垂控制由于線路阻抗的差異、輸出電壓幅值不等及微電網(wǎng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)等因素，使分布式 電源輸出的無功難以達(dá)到均分的效果，嚴(yán)重影響無功功率的合理分配，情況嚴(yán)重時(shí)，分布式 電源之間可能會產(chǎn)生較大的無功環(huán)流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種并聯(lián)分布式電源的無功功率均分的控制方法，所述的控 制方法結(jié)合微電網(wǎng)中分布式電源的傳統(tǒng)下垂控制策略，在傳統(tǒng)下垂控制中加入輸電線路壓 降和電壓幅值反饋量，改善并聯(lián)分布式電源的無功功率分配問題，減少并聯(lián)分布式電源間 的無功環(huán)流，使微電網(wǎng)更加高效、穩(wěn)定的運(yùn)行，用以解決傳統(tǒng)的下垂控制方式使分布式電源 輸出的無功功率難以達(dá)到均分的效果，以及分布式電源之間可能會產(chǎn)生較大的無功環(huán)流的 問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種并聯(lián)分布式電源的無功功率均分的控制 方法，所述的控制方法為：計(jì)算分布式電源輸電線路的電壓壓降，并將所述輸電線路的電壓 壓降加入到無功下垂控制中，用輸電線路的電壓補(bǔ)償量來補(bǔ)償輸電線路的壓降，提高各分 布式電源對無功負(fù)荷的分配精度；
[0008] 測量分布式電源接入點(diǎn)的電壓幅值，將各所述分布式電源接入點(diǎn)的電壓幅值反饋 到無功下垂控制中，有效跟蹤分布式電源接入點(diǎn)電壓變化；
[0009] 將所述輸電線路的電壓補(bǔ)償量以及電壓幅值反饋的補(bǔ)償量，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)，得到無 功下垂曲線初值的補(bǔ)償量，應(yīng)用到下垂控制中，根據(jù)所述無功下垂曲線初值的補(bǔ)償量平移 下垂曲線，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，最終使并聯(lián)分布式電源輸出的電壓幅值相等。
[0010] 經(jīng)過改進(jìn)后的無功下垂控制，可改變分布式電源輸出的無功功率，使微電網(wǎng)中各 分布式電源輸出電壓的幅值相同，最終達(dá)到無功功率均分的效果。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明所述的并聯(lián)分布式電源的無功功率均分的控制方法，所述輸電線路的 電壓補(bǔ)償量為：
[0013] 其中，微電源輸出側(cè)電抗；
[0014] U為公共母線電壓；
[0015] Q1為第i個(gè)逆變電源輸出的無功功率。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述的并聯(lián)分布式電源的無功功率均分的控制方法，在瞬態(tài)過程中， 由于PI控制器的存在，下垂曲線在每個(gè)采樣周期都會向上或向下平移一次，在每個(gè)采樣周 期內(nèi)沿下垂曲線變化，直到下一個(gè)采樣周期的到來，下垂曲線在不斷的平移中趨于穩(wěn)定，實(shí) 現(xiàn)并聯(lián)分布式電源系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
[0017] 本發(fā)明達(dá)到的有益效果：本發(fā)明所述的控制方法結(jié)合微電網(wǎng)中分布式電源的傳統(tǒng) 下垂控制策略，在傳統(tǒng)下垂控制中加入輸電線路壓降和電壓幅值反饋量，改善并聯(lián)分布式 電源的無功功率分配問題，減少并聯(lián)分布式電源間的無功環(huán)流，使微電網(wǎng)更加高效、穩(wěn)定的 運(yùn)行，經(jīng)過改進(jìn)后的無功下垂控制，可改變分布式電源輸出的無功功率，使微電網(wǎng)中各分布 式電源輸出電壓的幅值相同。解決傳統(tǒng)的下垂控制方式使分布式電源輸出的無功功率難以 達(dá)到均分的效果，以及分布式電源之間可能會產(chǎn)生較大的無功環(huán)流的問題。
【附圖說明】
[0018] 圖1是逆變器的并聯(lián)等效電路；
[0019] 圖2是改進(jìn)的無功下垂控制結(jié)構(gòu)；
[0020] 圖3是下垂曲線平移不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022] 傳統(tǒng)的下垂控制由于線路阻抗的差異、輸出電壓幅值不等及微電網(wǎng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)等因 素，使分布式電源輸出的無功難以達(dá)到均分的效果，嚴(yán)重影響無功功率的合理分配，情況 嚴(yán)重時(shí)，分布式電源之間可能會產(chǎn)生較大的無功環(huán)流。
[0023] 本申請?zhí)岢鰧Σ⒙?lián)分布式電源下垂控制的改進(jìn)策略，是為了改善因不同DG輸出 線路阻抗的不同，造成電源間功率的不合理分配的問題，本申請主要針對采用功率下垂控 制的并聯(lián)分布式電源輸出的無功功率的均分，結(jié)合微電網(wǎng)中分布式電源的傳統(tǒng)下垂控制策 略，改善并聯(lián)分布式電源的無功功率分配問題，減少并聯(lián)分布式電源間的無功環(huán)流，使微電 網(wǎng)更加高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0024] 本申請采用的控制方法在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上加入輸電線路壓降和微電源接 入點(diǎn)電壓幅值反饋量兩部分作為無功下垂控制的補(bǔ)償量，經(jīng)過改進(jìn)后的無功下垂控制，可 改變分布式電源輸出的無功功率，使微電網(wǎng)中各分布式電源輸出電壓的幅值相同，最終達(dá) 到無功功率均分的效果：
[0025] (1)輸電線路壓降：由于分布式電源逆變器的輸出LC濾波器的電感較大，而且在 微電網(wǎng)中的輸電線路較短，故將分布式電源的輸出阻抗仍然看成感性對待，將計(jì)算得到的 感性線路電壓壓降加入到無功下垂控制中，作為無功下垂曲線初值的補(bǔ)償量，即平移下垂 曲線，最終改善并聯(lián)分布式電源輸出電壓幅值不等的問題。
[0026] (2)電壓幅值反饋量：為彌補(bǔ)微電網(wǎng)中分布式電源接入點(diǎn)電壓幅值的差異，將各 分布式電源接入點(diǎn)電壓幅值反饋到無功下垂控制，也作為無功下垂曲線初值補(bǔ)償量，同樣 采用平移下垂曲線的原理，使并聯(lián)分布式電源輸出電壓幅值相等，最終達(dá)到提高無功均分 精度的效果。
[0027] 本發(fā)明改進(jìn)的控制策略具體為：計(jì)算分布式電源輸電線路的電壓壓降，并將所述 輸電線路的電壓壓降加入到無功下垂控制中，用輸電線路的電壓補(bǔ)償量來補(bǔ)償輸電線路的 壓降，提