一种分布式电源并联运行下垂控制方法与流程

本发明涉及一种分布式电源，尤其涉及一种分布式电源并联运行下垂控制方法。

背景技术：

微电网是规模较小的分散的独立系统，采用现代电力技术，将燃气轮机、风电、光伏发电、燃料电池、储能设备等进行合并，直接接在用户侧。对于大电网来说，微电网可被视为电网中的一个可控单元，它可在数秒内动作以满足外部输配电网络的需求；对用户来说，微电网可以满足他们特定的需求，微电网和大电网通过公共连接点(point of common coupling，PCC)进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。适用于微网中的逆变器除需具备常规逆变器的功能以及能够并联运行外，还需根据微网系统的特殊需求具备一些控制功能，如有功–频率下垂控制功能和电压-无功下垂控制功能。微网中多个分布式电源(distributed generation，DG)并联运行，多采用对等控制策略。所谓对等控制顾名思义，各DG 之间是“平等”的，不存在从属关系，所有DG 以预先设定的控制模式参与有功和无功的调节，从而维持系统电压频率的稳定。而对等控制是基于下垂控制法而成，目前微网中多采用传统的下垂控制，模拟电网中发电机的P-f(有功-频率)特性曲线和Q-U(无功-电压)曲线。在输出功率发生变化时，多个并联的逆变电源同时参与系统频率电压的调节，各电源自动沿着各自的下垂曲线调整各自输出电压的频率和幅值，使各自达到新的稳定点，以实现功率分配，各DG 之间无须借助于通信。

实现DG并联运行的关键在于各电源能共同分担负荷，以达到个逆变电源输出功率平衡，使系统达到最佳运行状态。当DG 的额定功率相同且系统线路参数相同时，并联运行的DG可采用相同的下垂增益，但微网中存在多种不同的DG，其位置有一定的分散性，使接入微网的线路阻抗也不同，而且各DG 的额定功率也不同。因此如何选择各DG的下垂调节方法，使各DG 无需通信连接实现按照自身的额定功率成比例地输出功率，实现各DG的功率共享，是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

为了克服无功功率的分配受线路阻抗和DG容量影响较大的难题，本发明提出一种分布式电源并联运行下垂控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

分布式电源并联运行下垂控制方法，包括并联运行系统、电压电流双环控制、下垂调节三部分。

所述并联运行系统由两组逆变器、LC滤波器和直流侧电源三部分组成。

所述电压电流双环控制通过电压外环和电流内环实现和稳定逆变器交流侧电压的幅值和实现电流的快速跟踪。

所述下垂调节的有功功率控制采用Pf控制，无功功率控制采用QU下垂控制。

本发明的有益效果是：本发明提出的方法可以有效减小微电网中逆变器由于功率下垂调节所引起的交流母线电压幅值及频率的波动，且能够有效抑制了逆变器并联系统中的无功功率环流。电压电流双环控制实现无差调节、提高系统的动态响应速度。同时有功功率也能按照其容量成比例的均衡分配。

附图说明

图1 系统并联运行结构。

图2 下垂控制结构。

图3 下垂控制各部分框图。

图4 电压电流双环控制。

具体实施方案

如图1、图2所示，调节初始时刻，Q01=Q02=0。随后Q1、Q2 的存在使ΔU1、ΔU2 值较大，在ΔUx恢复机制的作用下会使Q01、Q02 达到一个较大的数值；同时电压的变化又反过来影响电源输出功率Q1、Q2 的较大变化，随后在Q-ΔU 下垂控制与ΔU恢复机制相结合的调解下达到新的稳定，使输出无功功率分别稳定在Q01、Q02。最终Q01=Q1，Q02=Q2。整个改进的下垂控制过程包括功率计算、下垂调节、电压合成三部分，电压合成部分得到的解耦电压将作为电压控制的指令电压。

如图3所示，整个改进的下垂控制过程包括功率计算、下垂调节、电压合成三部分，电压合成部分得到的解耦电压将作为电压控制的指令电压。功率计算、下垂调节，经dq解耦得到d、q轴电压和电流，经功率计算模块得到有功功率P和无功功率Q，再经改进的下垂控制调节得到目标频率和目标电压幅值。

如图4所示，逆变器的输出采用电压电流双环控制来稳定电压电流。电压外环主要作用是确定指令电流的参考值和稳定逆变器交流侧电压的幅值，而电流内环的主要作用是按电压外环输出的指令电流进行电流控制，内环电流控制器是实现电流的快速跟踪。电压外环采用比例积分(proportion integration，PI)调节，同时引入电压负反馈，实现无差调节。电流内环对电容电流进行控制，与对电感电流进行控制相比有更好的外特性。同时电流内环控制主要是为了提高系统的动态响应速度，当系统频率远远小于载波频率时，可采用比例控制。