[发明专利]一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法

说明书

一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法，属于电力变换技术领域。在含高比例分布式电源的前提下，通过对逆变器进行控制，实现当系统负载突变时，系统频率短暂波动后恢复到正常范围，实现整个系统的稳定运行；其被广泛应用与孤岛微网频率控制领域，尤其在微网中分布式电源容量占比逐渐增大，微网系统稳定性下降的情况下，实现孤岛微网频率稳定控制。优点在于，统频率短暂波动后恢复到稳定，取得良好的调频效果，实现整个系统的稳定运行。

技术领域

本发明属于电力变换技术领域，尤其是涉及一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法。

背景技术

随着新能源的快速发展，微网技术得到广泛关注和研究，其中微网的频率稳定对于微网孤岛模式稳定运行至关重要，各种孤岛微网频率控制方法受到广泛研究。随着分布式电源容量逐渐增加，传统下垂控制调频能力愈发不足。本发明涉及一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法，考虑分布式电源容量较大的情况下，采用所提出控制结构，实现微网孤岛运行模式下，负荷发生突变时，微网整体呈现良好的频率控制特性，并稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法，采用本发明实现孤网频率稳定控制。所述控制系统能使逆变器模拟同步发电机的调频系统参与调频。

本发明在含高比例分布式电源的前提下，通过对逆变器进行控制，实现当系统负载突变时，系统频率短暂波动后恢复到正常范围，实现整个系统的稳定运行；其被广泛应用与孤岛微网频率控制领域，尤其在微网中分布式电源容量占比逐渐增大，微网系统稳定性下降的情况下，实现孤岛微网频率稳定控制。工艺步骤及在工艺中控制的技术参数如下：

1)设计整个孤网系统包括两台相同的逆变器和一台同步发电机，根据常用孤网电压等级，逆变器额定容量设定为0.5MW,直流侧电压为2.5kV，交流负载侧额定电压为1kV；传统机组容量设置为1MW，额定电压为1kV,从而实现含高比例分布式电源的孤网系统。

2)针对上述孤网系统中的分布式电源逆变器，设计逆变器控制系统。逆变器输出频率控制方法模拟了同步发电机转子惯性及系统一次调频特性，原理方程如下：

E＝E₀+(Q_ref-Q_out)n (3)

式(1)为发电机转子机械方程，其中H为惯性系数，K_D为阻尼系数，ω为机械角频率，ω_grid为公共耦合点电压角频率；式(2)为系统一次调频控制方程，m为有功-频率下垂系数；式(3)为系统一次电压控制方程，n为无功-电压下垂系数。

3)根据上述频率控制原理，由发电机转子机械方程、系统一次调频控制方程、系统一次电压控制方程设计得到控制模块，如图2所示。有功部分，公共点角频率ω_pcc与参考角频率ω_ref之间的偏差经过有功-频率下垂控制得功率偏差式(2)，与参考功率之和作为电磁功率P_m，利用发电机转子机械方程式(1)求出角频率ω，对ω积分得到系统变换角θ；无功部分，根据一次电压控制方程式(3)，逆变器输出无功Q与参考无功Q_ref之差经无功-电压下垂控制得电压偏差，加上系统PCC点电压幅值E₀，即得参考电压幅值E。

4)由上述控制模块得到整个控制系统的变换角θ和参考电压幅值E，利用θ和E生成双环控制的abc坐标系下的参考电压；

5)对abc坐标系下的参考电压进行dq变换得到双环控制的输入参考电压V_d和V_q；双环控制采用电压外环、电流内环控制方式；

6)经过双环控制后输出波形与5kHz三角波经PWM生成器得到逆变器IGBT的控制开关信号，从而控制IGBT的导通与关断。