[发明专利]基于“虚拟复阻抗”的低压微网下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种基于“虚拟复阻抗”的低压微网控制策略，包括首先分析传统虚拟阻抗引入会造成较大的电压跌落现象，提出带有阻感比的下垂控制通用表达式，设计虚拟复阻抗，构造虚拟复阻抗的表达式，得到与阻感比r有关的虚拟复阻抗表达式，建立带有虚拟复阻抗的光伏并网逆变器数学模型，求出逆变器输出电压和等效输出阻抗，再根据系统总压降设置虚拟阻抗值，再求得逆变器新的电压值。本发明采用自适应虚拟阻抗调节微网并联逆变器的等效输出阻抗，使阻抗趋于感性状态，虚拟阻抗可自适应调整取值，不仅减少了电压的跌落，也较好的实现了功率的均衡控制，降低了功率耦合，提高了微源运行时的电能质量。

技术领域

本发明涉及一种低压微网控制策略，尤其涉及一种基于“虚拟复阻抗”的低压微网控制策略。

背景技术

近年来，微电网凭借着多样化的供能模式以及弹性的控制方式，逐渐成为国内外炙手可热的研究焦点。常规的下垂控制方法主要是应用于阻感比(R/X) 较小的高压输电线路中，此时各并联逆变器的等效输出阻抗呈现纯感性，有功功率P对和无功功率Q对电压U之间的关系近乎解耦。但在低压微网或线路阻抗呈阻性的系统中，高的阻感比将会使得逆变器功率耦合加强，系统稳定性降低从而难以实现对电能质量的有效控制。为降低线路的阻感比，可以在线路中串联些许电感并通过改造硬件电路来增加线路的电感量，使线路阻抗趋于感性化。目前，为优化微源控制策略，调节系统的等效输出阻抗更加有效，有利于线路趋于感性状态。

2014年第二期的《电工技术学报》中《改进型微源下垂控制策略研究》一文中针对传统无互联线微源“功率-电压-电流”三环下垂控制方法的功率分配效果受线路阻感比的影响较为严重，分析了参数调节以及利用虚拟阻抗串联两种方法的优缺点，提出改进微源虚拟阻抗下垂控制策略，将虚拟阻抗等效为虚拟同步发电机电抗，取代传统的Q-V下垂控制环，利用虚拟阻抗压降实现微源输出电压的下垂特性，减小了微源的电压跌落。2017年第二期《电工技术学报》中《基于虚拟阻抗的恒压恒频微电源的故障控制策略》一文中就虚拟阻抗法设计了U/f-DG的故障控制策略，分析了基于虚拟阻抗的逆变型DG控制原理，并推导出DG在正、负序网络下的等效模型，设计了故障情况下DG的限流算法。考虑到U/f-DG对并网点电压的支撑效果，提出了一种虚拟阻抗阻感比的设计方法，使不对称故障时并网点电压不平衡度最小化。并提出一种U/f-DG与从属 DG的协调控制策略，使得微电网平稳度过故障暂态阶段，提高微网在孤岛运行时的故障穿越能力。

目前，已有一些文献针对采取虚拟阻抗来调节系统等效输出阻抗控制方法后出现的电压跌落问题以及无功均衡问题提出了相应的控制方法。2018年《电工技术学报》中《基于下垂控制的逆变器无线并联与环流抑制技术》一文为了提高在感性连线阻抗条件下，并联单元间线路阻抗差异和输出电压偏差对系统无功功率的均分精度，提出自适应虚拟阻抗方法，在保证等效连线阻抗主要呈现感性的同时，可减小等效线路阻抗之间的差异，改善功率分配精度。同时在此基础上进一步提出一种改进型下垂控制策略，通过引入交流母线电压反馈，将等效下垂控制曲线设计为非线性函数，可有效协调功率均分精度与输出电压跌落之间的内在矛盾，抑制环流，提升并联系统的整体性能。2018年第12期的 IET协会的Gener.Transm.Distrib专栏中的“Decentralized control for reactive power sharingusing adaptive virtual impedance”一文提出一种无需外界通讯平台参与的无功功率虚拟阻抗Q-V-I的控制策略。通过自适应虚拟阻抗实现无功均分，同时设置虚拟阻抗的系数为无功功率均分比的平方值来弥补电压下降的不足。该控制策略可适用于纯电感阻抗网络以及复杂的电阻阻抗网络，无功均分精度有所提升。

发明内容

针对低压微网或线路阻抗呈阻性的系统中，高的阻感比将会使得逆变器功率耦合加强，系统稳定性降低问题，传统虚拟阻抗的引入会引起电压跌落的问题，提出了动态的虚拟复阻抗控制策略来解决常规虚拟阻抗值无法选定以及线路电压跌落大的问题。

本发明提供的技术方案如下：