[发明专利]一种基于二次电压控制的微电网中分布式电源无功功率分配方法

说明书

技术领域

本发明属于供电设备控制技术领域，具体涉及一种基于二次电压控制的微电网中分布式电源无功功率分配方法。

背景技术

随着传统化石能源的日益衰竭，高效、清洁的新能源和可再生能源的开发利用受到了社会的普遍关注。分布式电源能够为不同种类的能源提供和电网的接口，得到了越来越广泛的应用。微电网对多个分布式电源(DG)进行协调管理，是分布式能源高效利用的重要途径。

在孤岛模式的微电网中，分布式电源采用下垂控制技术并联运行。下垂控制技术用频率和电压幅值分别调节有功、无功功率，是常用的功率分配方法。但是，传统下垂控制对功率分配具有局限性。由于受自然条件等限制，微电网中的分布式电源地理位置相对分散，馈线距离长，馈线阻抗较大，并且馈线阻抗通常同时具有感性和阻性成分。采用无功功率-电压幅值下垂控制的逆变器在阻抗不匹配时，无法实现按照下垂系数分配无功功率。虚拟阻抗法是提高分布式电源功率分配精度的一种常用方法，能够减小分布式电源输出阻抗的不匹配程度，提高无功功率的分配精度。但是虚拟阻抗技术直接应用于存在较大馈线阻抗的微电网系统具有一定的矛盾。考虑到微电网中馈线阻抗的影响，实现无功功率的分配需要设置较大的虚拟阻抗，会降低微电网的电压质量；如果设置较小的虚拟阻抗，无法使其在总阻抗中占主导作用，会降低无功功率的分配精度。

另外，功率控制的下垂特性和馈线压降造成微电网交流母线电压偏离额定值。当前采用二次控制恢复母线电压的技术已成取得了一些成果。而目前将无功功率分配作为二次控制的附加功能时，需要在通讯网络中传输各个分布式电源的无功功率信息，增加了通讯网络负载，提高了通讯的复杂度。当微电网中分布式电源数量较多时，易产生网络拥塞。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于二次电压控制的微电网中分布式电源无功功率分配方法，在微电网中馈线阻抗不匹配的情况下，能够实现分布式电源(DG)输出的无功功率按照下垂系数进行分配，不需要在通讯系统中传输各分布式电源的无功功率信息。同时，二次电压控制将微电网母线电压恢复到额定值。

一种基于二次电压控制的微电网中分布式电源无功功率分配方法，包括如下步骤：

(1)微电网中心控制器采集微电网母线电压，并计算母线电压的有效值V_com；

(2)微电网中心控制器中的二次电压控制环根据所述的母线电压的有效值V_com和母线电压的额定有效值V_com^*，通过比例-积分(PI)控制器计算母线电压补偿信号E_cmp，并将母线电压补偿信号E_cmp以广播方式通过通信网络传输给各个分布式电源；

(3)各个分布式电源采集本地输出电压以及输出电流，计算瞬时有功功率p和无功功率q，并通过一阶滤波器，滤波得到平均有功功率P和无功功率Q；

(4)各个分布式电源根据所述的平均有功功率P和无功功率Q，以及由通讯网络得到的母线电压补偿信号E_cmp，通过所提出的改进下垂控制算法确定参考电压的幅值E_i和角频率ω_i；

(5)各个分布式电源根据所述的参考电压的幅值E_i和角频率ω_i进行闭环反馈控制得到调制信号，最后根据所述的调制信号通过SPWM(正弦脉宽调制)技术构造得到三组PWM信号以对分布式电源的三相逆变器进行控制。

所述的步骤(1)中，根据以下表达式计算交流母线的线电压有效值V_com：

其中：v_{com_ab}，v_{com_bc}和v_{com_ca}分别为当前采样周期内的母线ab线电压、bc线电压和ca线电压值。

所述的步骤(2)中，根据以下表达式计算母线电压补偿信号E_cmp：

其中：k_pV和k_iV分别为PI控制器的比例参数和积分参数；V_com^*为母线电压的额定有效值。

所述的步骤(3)中，根据以下表达式计算分布式电源的瞬时有功功率p和无功功率q，及平均有功功率P和无功功率Q：