專利名稱：一種基于阻抗復(fù)合控制的微網(wǎng)無功均衡分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于電力系統(tǒng)中的微網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微網(wǎng)的無功分配控制方法。
背景技術(shù)：
微網(wǎng)是一種新型智能型的分布式電源接入方式，它是由多個(gè)負(fù)載、微源以及儲能單元以及其電力電子接口共同組成的新型分布式電源系統(tǒng)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如

圖1所示。在圖1中，各種不同形式的微源經(jīng)過AC-DC-AC變換器或者DC-AC電力電子接口接入交流母線。作為一種智能電源系統(tǒng)，微網(wǎng)可并網(wǎng)運(yùn)行，也可離網(wǎng)運(yùn)行，對外表現(xiàn)為單一受控源，克服了傳統(tǒng)DG (Distributed Generation,分布式電源)的隨機(jī)波動,可以解決高滲透率DG并網(wǎng)問題，減弱分布式發(fā)電對大電網(wǎng)的沖擊和不利影響，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來的價(jià)值和效益。在孤島微網(wǎng)狀態(tài)下，需要多電壓源型逆變器(VSI)并列運(yùn)行，共同支撐孤島微網(wǎng)的電壓和頻率，共同分擔(dān)系統(tǒng)的有功功率和無功功率。功率-頻率下垂和無功-電壓下垂是VSI的常用控制策略，其表達(dá)式如下:ω = ω *+m (P*_P)E=E*+n (Q*-Q)其中，m為Ρ-ω下垂系數(shù)；n SQ_U下垂系數(shù)；P，Q為VSI的輸出有功和無功功率；P*, Q*為VSI的輸出有功和無功功率指令；ω' E*為VSI的頻率和參考電壓指令。然而傳統(tǒng)下垂控制策略對阻抗特性的匹配要求嚴(yán)格，多臺VSI之間的輸出阻抗以及線路阻抗的不匹配均會使得無功功率無法均分，可能導(dǎo)致逆變器過流、解列，甚至出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰。為了提高輸出阻抗的匹配性，常常在下垂控制環(huán)后加入虛擬阻抗環(huán)節(jié)，圖2給出了帶有虛擬阻抗的下垂控制控制框圖，其中虛框部分為虛擬阻抗Ζν。在圖2的控制策略下，VSI可等效為具有輸出阻抗Zv (Zv=Rv+j Xv)的受控電壓源E，通過線路阻抗(Z1=Rfj \)連接到PCC點(diǎn)(公共耦合點(diǎn))，圖3為VSI到PCC點(diǎn)的等效電路圖。值得注意的是，由于測量原因，VSI無法測量受控電壓源E輸出的有功和無功(PE Qe)或者Up。。接受的有功和無功(P，Q)，而常常使用VSI的輸出有功和無功(Pu Qu)進(jìn)行下垂控制。假設(shè)微網(wǎng)中η臺VSI并列運(yùn)行，為了實(shí)現(xiàn)無功功率分配，線路阻抗和輸出阻抗均必須各自滿足下列匹配關(guān)系式，如下所示:XviSmax「Xv2Smax2_...-XvnSmaxn ； Ry1 Smaxl-Rv2Smax2-...-RvnSmaxnXiiSmaxl-Xi2Smax2-...-XinSmaxn !RiiSmajd-R12Smax2-...-RinSmaxn可以看出，上述阻抗匹配條件十分苛刻，多臺VSI很難同時(shí)滿足。加入虛擬阻抗后，VSI的輸出阻抗可近似由虛擬阻抗決定，因此可提高輸出阻抗特的匹配程度，但是虛擬阻抗的數(shù)值與控制器結(jié)構(gòu)、參數(shù)、采樣延遲均有關(guān)系，導(dǎo)致多臺VSI的輸出阻抗很難完全匹配；同時(shí)虛擬阻抗也進(jìn)一步增加了電壓跌落，惡化電能質(zhì)量。另外虛擬阻抗并不能改善線路阻抗的匹配特性；為了補(bǔ)償線路阻抗對無功分配的影響，需要獲得線路阻抗的精確數(shù)據(jù)，這無疑需要通信聯(lián)絡(luò)線支持，增加了系統(tǒng)成本，且阻抗測量準(zhǔn)確度嚴(yán)重影響無功分配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于阻抗復(fù)合控制的微網(wǎng)無功均衡分配方法，在無通訊聯(lián)絡(luò)線的條件下，利用本地信息消除阻抗不匹配對無功功率均分的不利影響。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的，一種基于阻抗復(fù)合控制的微網(wǎng)無功均衡分配方法，該方法包括以下步驟:步驟1:根據(jù)微網(wǎng)中第i臺VSI的無功容量和端口電壓跌落限制確定第i臺VSI的Q-U下垂系數(shù)下限nUniaxi:
權(quán)利要求
1.一種基于阻抗復(fù)合控制的微網(wǎng)無功均衡分配方法，其特征是:該方法包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)微網(wǎng)中第i臺VSI的無功容量和端口電壓跌落限制確定第i臺VSI的Q-U下垂系數(shù)下限nUmax1:
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于阻抗復(fù)合控制的微網(wǎng)無功均衡分配方法，該技術(shù)方案首先由 Q-U下垂系數(shù)動態(tài)調(diào)整器根據(jù)VSI的輸出有功和無功實(shí)時(shí)動態(tài)改變下垂系數(shù)；然后由基于虛擬阻抗補(bǔ)償?shù)腝-U下垂控制根據(jù)輸出電流整定VSI的輸出阻抗；接著由虛擬阻抗開環(huán)補(bǔ)償器根據(jù)有功、無功補(bǔ)償虛擬阻抗產(chǎn)生的電壓降；再由阻抗閉環(huán)補(bǔ)償器使用PI調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制Q-U下垂特性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用開環(huán)和閉環(huán)補(bǔ)償虛擬阻抗產(chǎn)生的電壓降，在校正輸出阻抗的同時(shí)避免了虛擬阻抗產(chǎn)生的電壓跌落；采用動態(tài)變系數(shù)和暫態(tài)變系數(shù)的方法消除了線路阻抗的不匹配，改善了無功功率的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)均分特性。
文檔編號H02J3/18GK103236702SQ20131012406
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者杜燕, 楊向真, 張健, 蘇建徽, 茆美琴, 張國榮 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)