一种孤岛微电网自适应功率均分和电压恢复控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微电网控制领域，尤其是一种孤岛微电网无通讯的自适应功率均分和 电压恢复控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，微电网W其微型、清洁、友好、自治、即插即用等特点获得广泛的关注，它 是分布式发电单元、负荷、储能装置等的有机结合，既可W与公共电网并网连接一一并网运 行模式，也可W脱网运行一一孤岛运行模式，形成了环境友好型发电方式。
[0003] 其中，孤岛微电网中各分布式发电单元的功率均分对于保证其可靠、安全、长期稳 定运行十分重要，传统下垂控制W其无互联线的优势在微电网中获得广泛应用。但是，在孤 岛微电网中，传统下垂控制逆变器输出功率根据线路阻抗大小分配，不能自适应调节有功 功率的均衡；由于频率为全局变量，受频率控制的无功功率平均分配。因此，传统下垂控制 虽然具有较好冗余性、无通讯、可扩展、即插即用等优势，但也存在功率不均分、电压偏移额 定值等缺陷。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种无通讯、控制简便的孤岛微电网自适应功率均分和电压 恢复控制方法。
[000引为实现上述目的，采用了 W下技术方案：本发明所述微电网包括若干逆变器、负 载、公共连接点，微电网母线与380V电网相连接，每个逆变器上设有电压传感器和电流传感 器，所述控制方法的步骤如下：
[0006] 步骤1，应用于分布式逆变器并联系统，各个逆变器通过电压传感器和电流传感器 获得自身的输出电压和输出电流，计算出该逆变器的输出有功功率和无功功率，在经过低 通滤波器获得平均有功功率和平均无功功率。
[0007] 步骤2,利用采样周期控制方法，逆变器采用无通讯的改进电压下垂控制和传统频 率下垂控制实现无通讯的功率均分：
，各逆变 器分配相同的电压下垂系数Kp和频率下垂系数Kg，En+i和f合成电压闭环的电压给定；
[0008] 式中，En+i为第n+1采样周期参考电压的幅值;En表示第n个采样周期下垂控制电压 幅值参考值；A En为因下垂控制第n个采样周期电压下垂量;Kp为电压下垂系数;Pn表示第n 个采样周期逆变器输出有功功率；
[0009] f为第n+1采样周期参考电压的频率;fref为参考频率;Kq表示频率下垂系数;Q表示 第n+1采样周期的无功功率。
[0010] 步骤3,在改进电压下垂控制中加入电压恢复，本地脉冲高电平时，各逆变器电压 幅值参考根据输出无功功率进行相同程度的电压补偿，实现电压恢复;本地脉冲低电平时， 下垂控制电压幅值参考根据输出有功功率进行不同程度的电压下垂，实现功率均分;利用 本地脉冲实现功率均分和电压恢复的协调控制，同时实现功率均分和电压恢复。
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[0012]式中，H表示本地脉冲高电平；
[001引 L表示本地脉冲低电平；
[0014] K表示本地脉冲第K个脉冲序列；
[001引EKconst为第K个本地脉冲低电平结束时电压下垂保持量；
[0016] A E(K-I)EDnst为第K-I个本地脉冲序列高电平结束时电压补偿保持量；
[0017] EKdEDnst为第K个本地脉冲序列的低电平结束时电压下垂保留值；
[0018] Kq为改进下垂控制的电压补偿系数；
[0019] Kp为改进下垂控制的下垂系数；
[0020] EKn为第K个本地脉冲序列中第n个采样周期的参考电压的幅值；
[0021 ] EK(n-：L)为第K个本地脉冲序列中第(n-1)个采样周期的参考电压幅值；
[0022] 化(n-i)为第K个本地脉冲序列中第(n-1)个采样周期的无功功率；
[0023] PK(n-i)为第K个本地脉冲序列中第(n-1)个采样周期的有功功率；
[0024] 本发明的工作过程大致如下：
[0025] 根据低压微电网中的功率传输特性，在每个采样周期中，逆变器根据自身输出功 率调节输出电压，使得输出功率较大的分布式发电单元电压降落较大，从而在下个采样周 期减小其输出功率大小，达到功率均分的效果;另外，利用频率运一全局变量进行电压补偿 实现电压恢复，受频率控制的无功功率始终均分，电压给定根据无功功率进行相同程度的 补偿，使输出电压维持在额定值附近;功率均分和电压恢复是在本地脉冲信号控制下协调 进行。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：在实现多并联分布式发电单元功率均分 和电压恢复时，不存在控制层面和逆变器之间的任何通讯，保证了微电网冗余性、拓展性和 即插即用性，有效增强可靠性，适合于分布式特点的微电网结构。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明中单台分布式发电单元与母线连接等效电路图。
[0028] 图2为本发明方法的功率均分调节过程时序图。
[0029] 图3为本发明方法的功率均分下垂控制原理图。
[0030] 图4为本发明方法的功率均分和电压恢复协调控制时序图。
[0031 ]图5为本发明方法的功率均分和电压恢复协调控制的结构框图。
[0032] 图6为本发明方法的=台分布式发电单元并联运行仿真结果。
[0033] 图中符号含义：
[0034] 图1中一一P、Q分别为逆变器注入到公共连接点PCC的有功功率、无功功率;E和Vpcc 分别为逆变器输出电压幅值和PCC电压幅值；S为输出电压和PCC电压相角差；Zl为线路阻 抗;R、X分别为线路阻抗的阻性成分和感性成分;j为复数表达中的虚数单位。
[003引图2中--时gi、Pdg2化ips、E2ps)为两台分布式发电单元(DGi和DG2)输出的有功功率 (输出电压幅值）；Pl0、P20化10、E20)是在传统下垂控制下两台逆变器输出有功功率(输出电压 幅值）;？1。、口2。巧1。、62。)是在改进下垂控制下第11个采样周期两台逆变器输出有功功率(输出 电压幅值）；Pl(n+l)、P2(n+：L)巧l(n+l)、E2(n+l))是在改进下垂巧制下第n+1个义样周期两台逆变器 输出有功功率(输出电压幅值）;nth和(n+l)th分别代表第n和第n+1个采样周期。
[0036] 图 3 中--Pl(n-l)、P2(n-l) (El(n-l)、E2(n-l))是在改进下垂担制下DGl和DG2第n-1 个米样 周期两台逆变器输出有功功率(输出电压幅值）；Pln、P2n化ln、E2n)是在改进下垂控制下DGl和 DG2第n个采样周期两台逆变器输出有功功率(输出电压幅值）瓜(n+l)、E2(n+l)分别为第n+1采 样周期时DGi和DG2参考电压幅值;Vpccn、Vpcc(n+i)分别为第n、n+l采样周期PCC电压幅值;n、n+l 分别为第n、n+l个采样周期；A Pn和A Pn+i分别为第n和第n+1个采样周期两台逆变器输出有 功功率偏差;C、D分别表示第n和第n+1采样周期稳定状态;Ci、C2分别表示第1和第2台逆变器 C状态时运行稳定点；Di、化分别表示第1和第2台逆变器D状态时运行稳定点；Kp为改进下垂 控制的下垂系数；
[0037] 图4中--Eid、E2d分别为仅受功率均分控制电压成分瓜、E2分别为功率均分和电 压恢复综合控制的电压;时gi、Pdg2分别为两台逆变器输出有功功率;H、L为本地脉冲高、低电 平;K为本地脉冲信号的第K个脉冲序列;K+1为本地脉冲信号的第K+1个脉冲序列；A E为受 电压恢复控制的电压成分；AE(K-I)Const为K-I本地脉冲信号高电平结束时电压补偿的保留 值;AElfccmst为本地脉冲信号K高电平结束时电压补偿的保留值;EKdEDnst为第K个脉冲的低电 平结束时电压下垂保留值;ElKdwnst为逆变器1的第K个脉冲的低电平结束时电压下垂保留 值瓜Kdconst为逆变器2的第K个脉冲的低电平结束时电压下垂保留值瓜(K+l)dconst为逆变器1 的第K+1个脉冲的低电平结束时电压下垂保留值;E2(K+l)dconst为逆变器2的第K+1个脉冲的低 电平结束时电压下垂保留值；
[003引图5中一VDGi(i = l，2)分别为第i台逆变器输出电压;Pi、qi分别为第i台逆变器瞬 时有功功率、无功功率;Pi、化分别为第i台逆变器平均有功功率、无功功率;Kp、Kq分别为改 进下垂控制的下垂系数和电压补偿系数;Si为第i台逆变器输出电压和PCC电压相角差;Ei为 第i台逆变器参考电压幅值；为第i台逆变器参考电压角频率;Vrefi为第i台逆变器参考电 压;Eref为额定电压幅值J表示积分函数;S/H表示采样保持器;LPF表示低通滤波器;EsinS 表示正弦合成，用于将Ei和Si合成正弦量。
[0039 ]图6中--Pi、P2、P3分别表示第1、2、3台逆变器输出有功功率;kW表示有功功率的 单位，千瓦;Qi、化、Q3分别表示第1、2、3台逆变器输出无功功率;kvar表示有功功率的单位， 千瓦;Vpcc表不PCC电压。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明做进一步说明：
[0041] 图1是单台分布式发电单元与母线连接等效电路图，其中R〉〉X。忽略感性成分其功 率传输特性表达式为：，E、Vpcc分别为逆变器输出电压幅值和PCC点电压 幅值，
[0042] P、Q分别为逆变器注入到PCC的有功功率和无功功率，R为线路电阻。逆变器检测自 身输出电压和输出电流计算有功功率?和无功功率9，根据下垂控制?? '^^调节逆 变器输出电压的频率和幅值，D