[发明专利]基于改进自适应下垂控制的孤岛交直流混联微电网潮流计算方法

权利要求书

1.基于改进自适应下垂控制的孤岛交直流混联微电网潮流计算方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)搭建所述交直流混联微电网；

2)建立交直流混联微电网控制模型；主要包括交流分布式电源下垂控制模型、直流分布式电源下垂控制模型、连接变流器控制模型、计及频率/电压特性的负荷模型和改进的自适应下垂控制模型；

3)建立孤岛交直流混联微电网潮流模型；

4)建立基于信赖域的LMTR求解算法；

5)运用交替迭代法和LMTR求解算法对孤岛交直流混联微电网潮流模型进行潮流计算，收敛判别条件是价值函数ψ(x_k)的矢量微分结果▽ψ(x_k)满足ε₁为潮流计算的收敛精度；若收敛，则转入步骤6；若不收敛则继续迭代，直至收敛；J_k为雅克比矩阵；F_k＝F(x_k)；F_k表示有功功率和无功功率的不平衡方程；

6)输出潮流计算结果，并改变负荷有功，采用改进的自适应下垂控制策略，更新下垂控制系数，重新进行潮流计算，直至分布式电源的出力越限。

2.根据权利要求1所述的基于改进自适应下垂控制的孤岛交直流混联微电网潮流计算方法，其特征在于：

交流分布式电源下垂控制模型如下所示：

式中，ω_i、U_aci、P_Gi和Q_Gi分别为第i个交流分布式电源的实际频率、机端电压幅值、输出有功功率和输出无功功率；ω₀和U_ac0分别为空载频率和空载机端电压幅值；K_Pi和K_Qi分别为有功下垂系数和无功下垂系数；

有功下垂系数K_Pi满足公式2，即：

K_P1P_N1＝K_P2P_N2＝K_P3P_N3＝···＝K_PnP_Nn＝ω_max-ω_min； (2)

式中，n为交流分布式电源总数；P_Ni为第i个交流分布电源的有功功率；ω_max和ω_min分别为交流子系统允许的最大频率和最小频率；

无功下垂系数K_Qi满足公式3，即：

K_Q1Q_N1＝K_Q2Q_N2＝K_Q3Q_N3＝···＝K_QnQ_Nn＝U_ac.imax-U_ac.imin； (3)

式中，Q_Ni为第i个交流分布电源的无功功率；U_ac.imax为第i个交流分布电源的最大电压；U_ac.imin为第i个交流分布电源的最小电压；

直流分布式电源下垂控制模型如下所示：

U_di＝U_d0-K_dciP_Gdci； (4)

式中，U_di、U_d0和P_Gdci分别为实际直流电压幅值、空载直流电压幅值和输出有功功率；K_dci为直流分布式电源的下垂系数；

直流分布式电源的下垂系数K_dci满足公式5，即：

K_dc1P_dN1＝K_dc2P_dN2＝···＝K_dcnP_dNn＝U_dc.max-U_dc.min； (5)

式中，P_dNi为直流分布式电源输出有功功率；U_dc.max为直流分布式电源最大电压；U_dc.min为直流分布式电源最小电压；

连接变流器控制模型如下所示：

利用公式6对连接变流器的频率ω和直流子系统电压U_ILCdc进行归一化处理，使连接变流器的频率ω_pu和直流电压U_ILC.pu处于相同的单位范围内；

式中，U_ILCdc,max和U_ILCdc,min分别为直流子系统允许的最大电压和最小电压；U_ILCdc为直流子系统电压；

经过归一化处理后，ω_pu＝[-1,1]，且U_ILC.pu＝[-1,1]；

连接变流器的功率控制方程如下所示：

式中，U_ILCac0和U_ILCac分别为空载交流电压幅值和实际交流电压幅值；K_PILC和K_QILC分别为连接变流器有功和无功的控制系数；P_ILCdc为连接变流器直流子系统有功功率；Q_ILCac为连接变流器交流子系统无功功率；P_ILCac为连接变流器交流子系统有功功率；

计及频率/电压特性的负荷模型如下所示：

式中，当系统的频率和电压分别为f_L0i和U_L0i时，P_L0i和Q_L0i分别为对应的实际有功功率和无功功率；当频率和电压分别等于f和U_i时，P_Li和Q_Li分别为负荷对应的实际有功功率和无功功率；K_Pfi和K_Qfi分别为负荷的静态频率特性系数；K_PVi和K_QVi分别为负荷有功功率指数和无功功率指数；

建立改进的自适应下垂控制模型的主要步骤如下：

I)根据公式2和公式3获取初始的下垂系数，并计算初始潮流；

II)改进的自适应下垂控制模型分别如公式9和公式10所示：

式中，ω_N和U_acN分别为交流分布式电源的额定频率和额定电压；和分别为分布式电源在负荷改变前t-1时刻的实际有功出力和无功出力；U'_aci为改进后的第i个交流分布式电源的机端电压幅值；ω'_i为改进后的第i个交流分布式电源的实际频率；

分布式电源在负荷改变前t-1时刻的实际有功出力满足下式：

式中，P_min为分布式电源在负荷改变前t-1时刻的有功出力最小值；P_max为分布式电源在负荷改变前t-1时刻的有功出力最大值；

式中，Q_min为分布式电源在负荷改变前t-1时刻的无功出力最小值；Q_max为分布式电源在负荷改变前t-1时刻的无功出力最大值。