一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微电网传统下垂控制领域，特别是一种基于控制的微电网自适应下垂 控制调节电压频率的方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源和环境保护问题的日益突出，基于中小型清洁能源的分布式发电值G) 已得到高度重视和快速发展。随着技术的不断提高，越来越多的新能源W DG的形式接入主 电网，与传统的集中式能源系统相比，W新能源为主的DG向负荷供电，可W大大较少线路 损耗，节省输配电建设投资，又可W与大电网集中供电相互补充，是综合利用现有资源和设 备、为客户提供可靠和优质电能的理想方式，可W达到更高的能源综合利用效率，同时还可 W提高电网的安全性。
[000引 WDG形成的微电网，在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题。即当 微电网的负荷或网络结构发生变化时，如何通过对微电网中各个DG进行有效的控制，W保 证微电网在不同运行模式下都能都满足负荷的电能质量要求的问题。
[0004] 微电网能够在并网运行和孤岛运行两种模式下运行。当微电网并网运行时，微电 网内的各个DG只需要控制功率的输出W保证微电网内部功率的平衡。由于微电网的总体 容量相对于电网来说较小，因此额定电压和额定频率都有电网来支持和调节。当微电网孤 岛运行时，微电网与电网连接断开，此时微电网内部要保持电压和频率的额定值，就需要对 其各个DG进行有效的控制W维持整个系统能够稳定运行，保证系统的电压及频率在合理 的范围内。
[0005] 目前，通常采用的S种控制方式为；传统下垂控制方式、V/f控制方式、PQ控制方 式。采用传统下垂控制时，随着负荷增大或减小将会使电压幅值或频率偏离额定值；该将取 决于下垂特性和负荷的频率/电压敏感度。为了确保微电网的频率/电压恢复到额定值， 则需要调节DG的输出。而V/f控制方式主要运用于微电网孤岛运行模式，采用V/f控制方 法时需提前确定孤岛运行条件下负荷与电源之间的功率匹配情况。采用PQ控制方式的DG 并不能维持系统的频率和电压；如果是并网运行的微电网系统，则有常规电网维持频率和 电压，如果是孤岛运行的微电网系统，则系统中必须有维持频率和电压的DG。综上可知，采 用何种控制方式来控制系统电压和频率在合理的范围内是微电网亟待解决的问题，其对提 高供电可靠性及维持系统的稳定性具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压 频率的方法，有利于调整微电网频率和电压，保证系统的电压及频率在合理的范围内，从而 提高其稳定运行能力。
[0007] 本发明采用W下方案实现；一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频 率的方法，其特征在于包括w下步骤：
[000引步骤S1;微电网进入孤岛运行；
[0009] 步骤S2 ;简化微电网参数，得到分布式发电DGj.的输出有功功率
W 及分布式发电DGj的输出无功功率
：其中&为分布式发电DGj中 逆变器输出的电压，Up为分布式发电DGj.和微电网公共连接点的电压，5J为微电网公共连 接点的电压与逆变器输出的电压的相角差，Xj为线路的电抗，AU为分布式发电DGJ中逆变 器输出的电压A与分布式发电DG郝微电网公共连接点电压Up的差值即：AU=U广Up;
[0010] 步骤S3;采用下垂控制，并计算出此时负载运行的分布式发电DGj踰出的电压Uj 与频率fj，其中t/,二U;-"0,，其中，U;和/；为空载时分布式发电DGj输 出的电压和频率;m为分布式发电DGj.的下垂控制有功控制系数，n为分布式发电DGj.的下 垂控制无功控制系数；
[0011] 步骤S4;当负荷发生变化时，判断是否分布式发电DGj输出的电压与频率偏额定 值，若是，则进入步骤S5;
[0012] 步骤S5 ;对步骤S3中所述分布式发电DGj.的下垂控制有功控制系数mW及分布式 发电DGj.的下垂控制无功控制系数n进行修改，得到修改后的分布式发电DGj.的下垂控制有 功控制系数miW及修改后的分布式发电DGj.的下垂控制无功控制系数n1;
[001引步骤S6 ;利用修改后的分布式发电DGj斯下垂控制有功控制系数mi化及修改后的 分布式发电DGj.的下垂控制无功控制系数ni重新计算负载运行的分布式发电DGj.输出的电 压与频率，得到修改后的负载运行的分布式发电DGj.输出的电压U/与频率f/ ;
[0014] 步骤S7 ;判断修改后的负载运行的分布式发电DGj.输出的电压U/与频率f/是否 满足调整要求，若满足，则结束，若不满足，则返回步骤S4。
[0015] 进一步地，所述步骤S5具体包括W下步骤：
[0016] 步骤S51 ;将变化后的分布式发电DGj的输出有功功率PJ减去有功给定值P。，得到 差值（Pj.-Pn)，将变化后的分布式发电DGj斯输出无功功率Qj诚去无功给定值Q。，得到差值 (Q广Qn);
[0017] 步骤S52 ;把步骤S51得到的两个差值分别经过两个PI控制器得到表达式值p+Di/ S)(Pj.-Pn)W及表达式化+Vs) 化-Qn);其中Dp为所述PI控制器的比例系数，Di为所述PI 控制器的积分系数；
[0018] 步骤S53 ;将步骤S3中所述分布式发电DGj.的下垂控制有功控制系数mW及分布 式发电DGj.的下垂控制无功控制系数n分别对应减去步骤S52中的两个表达式，得到修改 后的分布式发电DGj.的下垂控制有功控制系数m1化及修改后的分布式发电DGj.的下垂控制 无功控制系数叫，其中叫二n-值p+Di/s) (Qj-Qn)，mi=m-值p+Di/s) (Pj-P。）。
[0019] 进一步地，所述步骤S6具体包括W下步骤：
[0020]步骤S61;将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj.的下垂控制有功控制系数m1 替换步骤S3中所述公式=U^- 中的m，将修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功 控制系数ni替换步骤S3中所述公式/,=./'/-"?P中的n;
[0021] 步骤S62;将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj.的下垂 控制有功控制系数niiW及修改后的分布式发电DG斯下垂控制无功控 制系数叫代入步骤S3中所述公式峨,，得到 修改后的负载运行的分布式发电DGj.输出的电压U/与频率f/，其中 ?7/'=U;-["-口户D,/s)(&'-公，船,，-[w-(D"+D / S)巧-P叫户，。
[00巧进一步地，所述步骤S7中所述调整要求为Ifj.-f/I< 5且咕-U/I<C，其中 5 = 0. 02,C= 0. 05。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有W下2个突出优点。
[0024] 1、本发明通过对下垂控制系数进行修改后，可W调整由负荷变化而导致电压频率 的波动。
[0025] 2、本发明利用提出的方法根据输出功率自动调节传统下垂控制中的下垂系数，保 证系统的电压及频率在合理的范围内，从而提高其稳定运行能力。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的方法流程图。
[0027] 图2为本发明的原理框图。
[002引图3为本发明的下垂控制P-f特性图。
[0029] 图4为本发明的下垂控制Q-U特性图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0031] 如图1所示，本实施例提供了一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频 率的方法，其特征在于包括W下步骤：
[0032] 步骤S1;微电网进入孤岛运行；
[0033] 步骤S2 ;简化微电网参数，在高压传输线路中，线路参数中感抗远大于电阻（即 X>>R)，而在低压微电网中通过对参数设计后，得到分布式发电DGj.的输出有功功率
W及分布式发电DGj的输出无功功率
其中&为分 布式发电DGj.中逆变器输出的电压，Up为分布式发电DGj.和微电网公共连接点的电压，5j.为 微电网公共连接点的电压与逆变器输出的电压的相角差（即功角），Xj.为线路的电抗，AU 为分布式发电DGj.中逆变器输出的电压Uj与分布式发电DGj.和微电网公共连接点电压UP的 差值即：AU=Uj.-Up;由上式可W看出分布式发电值Gj.)输出有功功率Pj.主要受功角5J的 影响，无功功率Qj受电压差值AU的影响。
[0034]步骤S3;采用下垂控制，并计算出此时负载运行的分布式发电DGj.输出的电压Uj 与频率fj.，