[发明专利]一种提高微电网交流母线电能质量的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高微电网交流母线电能质量的控制方法。

背景技术

微电网是智能电网的重要组成部分，作为新能源和分布式发电的有效载体，能够进一步提高电力系统运行的灵活性、经济性和清洁性，更好地满足电力用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求，为电力系统和用户所带来的显著的技术、经济、环境效益。微电网可以并网运行，当电网出现波动时，也可以脱网孤岛运行。

当微电网中接入非线性负载或者不平衡负载时，如果不采取有效的应对措施，将会导致分布式电源效率较低、用户设备损坏、供电可靠性降低，严重时甚至影响电力系统的稳定运行。实际上，微电网中的重要负载一般都直接接在交流母线上。国际电气与电子工程师协会(IEEE)颁布了IEEE1547.4-2011国际标准对微电网和大电网交换电能的质量进行了专门规定。当微电网孤岛运行时，保障直流电压的稳定，降低直流母线电压不平衡和谐波畸变是首要的控制目标；当微电网并网运行时，微电网交流母线上的电能质量直接决定了和大电网交换电能的质量，降低直流母线电流不平衡和谐波畸变是首要的控制目标。因此，微电网交流母线的电能质量是微电网电能质量研究的重中之重。

现有的专利和文献对微电网电能质量的研究只是通过有功和无功功率控制来维持电压稳定，如申请号为201410261493.4的专利“一种提高微网系统电能质量的控制方法”通过控制三相并网逆变器进行无功补偿，维持直流电压恒定。申请号为201110086457.5的专利通过控制逆变器补偿微电网的功率波动，以减小电压变化量。目前，对于微电网内的三相不平衡和谐波问题尚没有研究，对于微电网并网和并网运行模式下及模式切换过程中的电能质量问题也未有相关研究。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种提高微电网交流母线电能质量的控制方法，该方法包括电压最优控制策略、电流最优控制策略和电流补偿控制策略。针对微电网不同的运行模式以及受不平衡或非线性负载影响程度的不同，微电网内分布式电源逆变器自动平滑地切换到相应的控制策略，提高微电网交流母线电能质量，使微电网在并网和孤岛模式下的电能质量均能满足国际标准的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高微电网交流母线电能质量的控制方法，包括以下步骤：

(1)采集微电网分布式电源逆变器的滤波电容电压和和滤波电感电流，计算有功和无功功率，得到参考电压，根据微网运行模式，选择步骤(2)-(4)中一项控制策略进行调节；

(2)进行电压最优控制，将参考电压与滤波电容电压比较之后的误差进行基波电压控制和谐波电压控制，输出累加后得到参考电流；

(3)进行电流最优控制，将参考电压与滤波电容电压比较之后的误差进行基波电压控制，将参考谐波电流I_DG＝0与滤波电感电流比较之后的误差进行谐波电流控制，两者控制结果累加得到参考电流；

(4)进行电流补偿控制，将参考电压与滤波电容电压比较之后的误差进行基波电压控制，将参考谐波电流I_DG＝I_local与滤波电感电流比较之后的误差进行谐波电流控制，两者控制结果累加得到参考电流；

(5)将参考电流与逆变器输出电流作比较，并进行内环电流控制，进行脉宽调制发生。

所述步骤(1)的具体方法为：

采样微电网分布式电源逆变器的滤波电容电压V_C和滤波电感电流I₂计算得出有功功率P_LPF和无功功率Q_LPF，输入功率控制器得到参考电压V_DG，功率控制器的表达式如下：

ω_DG＝ω^*+m(P_rated-P_LPF)

E_DG＝E^*+n(Q_rated-Q_LPF)

V_DG＝E_DGcosω_DGt

其中，ω^*为参考角频率，E^*为参考电压幅值，m为有功功率下垂系数，n为无功功率下垂系数，P_rated为逆变器的额定有功功率，Q_rated为逆变器的额定无功功率。