[发明专利]孤岛微电网电压源型逆变器和SVC交互影响的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网研究领域，具体地，涉及一种孤岛微电网电压源型逆变器和SVC交互影响的分析方法。

背景技术

由于微电网中分布式电源的随机波动性，电压波动经常发生。提高微电网的电压稳定性，要求系统具有快速无功支撑能力。柔性交流输电系统(flexible AC trans-mission systems，FACTS)具有快速可靠的调节特性，可以增强交流输电系统的可控性和稳定性。SVC作为一种常用FACTS装置，可通过向电网注入感性或容性无功功率，快速抑制电压波动，提高电力系统的稳定性。由于微电网中微电源种类繁多、可控程度不同，逆变器的控制方式也各不相同。微电网中各类逆变器并联运行时，其控制通道之间的交互作用会导致系统出现电能质量和稳定性的问题。当微电网与外部电网连接断开，运行在孤岛模式时，其母线电压只由微电源支撑。由于母线电压由逆变器控制性能来决定，当母线上存在除逆变器以外的其他电力电子装置时，两者之间的负交互作用会对电能质量和系统稳定性产生不利影响。

目前，国内外对逆变器的研究主要集中在:一、逆变器并网阻抗建模，提出了并网逆变器系统的稳定性判据：电网阻抗与逆变器输出阻抗之间的比值需满足奈奎斯特稳定性判据，但是当母线电压由电压源型逆变器支撑时，在传统的电网中可以稳定运行的电力电子装置并不一定适用于孤岛微电网中，其判据很难满足；二、微电网中电压源型逆变器和其他电力电子装置的阻抗建模，提出优化参数来改善系统稳定性。然而，优化参数来改善并网系统稳定性的能力是有限的，当参数调整对提高系统稳定裕度的作用不大时，需加装额外的补偿器。

发明内容

本发明提供了一种孤岛微电网电压源型逆变器和SVC交互影响的分析方法，解决了现有的不足，实现了有效对孤岛微电网电压源型逆变器和SVC交互影响进行分析的技术效果。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种孤岛微电网电压源型逆变器和SVC交互影响的分析方法，所述方法包括：

步骤1：建立中低压孤岛微电网模型；

步骤2：基于中低压孤岛微电网模型，建立电压源型逆变器并入孤岛微电网结构；

步骤3：基于中低压孤岛微电网模型，建立静止无功补偿装置并入孤岛微电网结构；

步骤4，对孤岛微电网中电压源型逆变器和静止无功补偿装置的交互影响进行分析。

本发明主要以中低压孤岛微电网为研究背景，建立SVC和电压源型逆变器的输出阻抗模型，基于奈奎斯特稳定判据分析两者间的交互影响，通过在SVC电压调节器中加入超前-滞后补偿环节，提出改善SVC和电压源型逆变器之间的交互影响的控制策略。

其中，系统校正可以通过设计补偿器的结构和参数改善系统以稳定裕量为主的暂态性能和以准确度为主的稳态性能。控制系统校正方式主要分为串联校正、并联校正和局部反馈校正。串联校正环节在频域设计中包括超前校正、滞后校正和超前-滞后校正。超前校正环节可以通过增加系统的相角裕度来提高系统的相对稳定性，且校正后截止频率增大，系统的响应速度得到提高；滞后校正环节可以通过增大开环增益的方式，来提高低频段幅值，进而使截止频率左移，最终提高系统的稳定裕度。

中低压孤岛微电网示意图如图1所示。该微电网由一个微电源、一个柴油发电机系统、一台静止无功补偿装置(SVC)和负载并联而成。

步骤2，建立电压源型逆变器并网结构图。微电源通过逆变器接入电网运行结构如图2所示。其中，L₁、C₁为分别为逆变器侧滤波电感和电容；L_g、R_g分别为连接变压器等效电抗和电阻。图3为逆变器控制框图。逆变器采用双环控制结构，PI(s)为电压外环调节器的传递函数，其表达式为PI(s)＝K_p+K_i/s，其中，K_p和K_i分别为PI控制器的比例增益和积分增益。内环为电感电流环，采用比例P控制，其中，K_e为电流环比例系数；K_PWM为逆变器增益；E_ref为电压环参考指令电压；u_o为逆变器输出电压；i_o为逆变器输出电流，i_L逆变器侧电感电流。逆变器闭环传递函数和逆变器等效输出阻抗表达式分别表示如下

u_o(s)＝G₁(s)E_ref-Z_I(s)i_o(s) (3-1)