[发明专利]一种低压交流微电网孤岛模式下的功率分配方法

说明书

一种低压交流微电网的功率分配方法，该方法基于传统的下垂控制，建立含有多个分布式电源并联的微电网结构，通过引入改进的粒子群算法，动态地调节下垂控制器中的下垂系数，实现对传统下垂控制的实时优化，进而使得微网中各分布式电源能够按照自身容量合理输出有功和无功功率，可以有效地提高有功和无功的分配精度，同时在不同工作工况下，保持电压和频率的稳定，有效地提高微电网的动态性能和暂态稳定性，具有科学合理，适用性强，控制准确等优点。

技术领域

本发明涉及低压交流微电网技术领域，特别是涉及一种低压交流微电网在孤岛模式下的功率分配方法。

背景技术

在用电侧需求接近的情况下，分布式发电相比集中式发电具有传输损耗小，能源利用率高等优点。微电网是由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统，是发挥分布式发电效率的有效途径，具有重要的社会和经济意义。

微电网按结构可分为直流微电网、交流微电网和交直流混合微电网，具有孤岛和并网两种运行模式。微电网的控制方式分为主从控制和对等控制。与主从控制相比，由于模拟了同步发电机并网的外特性，对等控制模式中的下垂控制策略可以自动参与输出功率的分配，易于实现分布式电源的即插即用。

但是，由于线路阻抗和本地负荷的存在，每个分布式电源的本地信息(电压、功率)并不是处处相等，产生了下垂控制策略产生功率分配精度下降、母线电压跌落等一系列问题。因此，在微电网的研究中，必须对传统下垂控制进行改进，使得各个分布式电源的输出功率能够得到有效调节。

发明内容

本发明针对下垂控制策略产生功率分配精度下降、母线电压跌落等一系列问题，在面向低压交流微电网，在多个分布式电源并联的拓扑结构下，提出了一种孤岛微电网功率分配方法，通过引入改进的粒子群算法，在动态地调节下，垂控制器中的下垂系数，实现对传统下垂控制的实时优化，进而使得微网中各分布式电源能够按照自身容量合理输出有功和无功功率，同时维持了母线电压和系统频率的稳定，实现了含有多分布式电源并联的低压微电网孤岛模式下功率的均衡分配。

实现本发明的技术方案是：一种低压交流微电网孤岛模式下的功率分配方法，其特征是，按照容量均衡分配各分布式电源输出功率，同时维持母线电压和频率的稳定，它包括的内容有：

1)微电网模型与通信机制的建立：

建立的微电网模型与相应的通信机制包括：微电网基本控制模块、微电网改进下垂控制模块以及微电网系统通信模块，所述微电网基本控制模块包括直流电压源、三相电压源型逆变器、LC滤波器、线路电阻、电感、PCC母线和下垂控制模块，其中共有i个DG单元通过LC滤波器集成到微电网中，对于每个DG单元，后台电源由新能源发电或能量存储系统提供，设置一个具有固定直流电压的电压源通过逆变器连接至交流微网，公共连接点(Pointof common coupling，PCC)上连接有交流负载，并可通过断开断静态转换开关(STS)，切换孤岛和并网模式，为了能体现系统功率分配效果并尽可能简化系统，采用双DG并联运行的微电网结构，定义每个DG输出的有功和无功功率分别为P_i、Q_i；

每个DG输出的有功功率为：

每个DG输出的无功功率为：

其中：U_i为第i个DG输出电压的幅值；U_PCC为母线电压的幅值；δ_i为第i个DG输出电压和PCC电压相位之间的相位差，X_i为第i条支路的线路电感；

根据式(1)和(2)，有功功率P主要取决于电压相位差，无功功率Q主要取决于电压幅值，因此，DGi的下垂特性方程为：