[发明专利]孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法

说明书

本发明涉及微电网领域，旨在提供一种孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法。在微电网的运行过程中包括针对电压控制型逆变器的控制：通过检测逆变器的输出电压和输出电流，计算逆变器输出瞬时有功功率P_out和无功功率Q_out；对两个功率参数进行惯量下垂控制，使微电网在孤岛模式下对系统频率变化具有阻尼能力，在并网运行模式下具有阻尼输出功率振荡能力。本发明使得逆变器在孤岛和并网模式下均具有良好的动稳态性能，能够满足两种运行模式的需求。预先检测是否满足并网条件的过程能够保证了模式切换过程可平稳进行，从而提升分布式新能源微电网孤岛及并网运行的灵活性及稳定性。

技术领域

本发明涉及微电网领域，具体涉及一种孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法。

背景技术

近年来，随着以风电和光伏为代表的新能源的渗透率不断提升，电网高度电力电子化特征逐步凸显，其安全稳定运行面临巨大技术挑战。微电网由于可灵活的运行于孤岛和并网模式，在提升供电可靠性和促进新能源高效消纳等方面有较大优势。

微电网孤岛运行模式需要电压源提供系统电压幅值和频率基准，所以一般采用电压型逆变器控制方法，如下垂控制、虚拟同步机控制等。并网运行模式中大电网可提供电压基准，为实现分布式新能源的即插即用，实现并网与孤岛模式的无缝切换，两种运行模式应尽可能采用相同的控制策略。

但是，传统的下垂控制并不具备惯量和阻尼能力，系统频率及电压仍存在较大越界风险。虚拟同步机控制在并网模式中功率指令发生阶跃变化时，逆变器输出功率调节速度较长且容易产生振荡现象。因此，采用传统下垂控制和虚拟同步发电机控制的微电网控制系统不能同时满足两种运行模式的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法，所述微电网包括：分布式电源、储能单元、逆变器和交流负荷；分布式电源和储能单元通过逆变器连接到交流母线，交流负荷与交流母线相连，公共大电网通过变压器和并网开关与交流母线连接；

所述逆变器为电压控制型逆变器，微电网的运行过程中包括针对逆变器的控制：通过检测逆变器的输出电压和输出电流，计算逆变器输出瞬时有功功率P_out和无功功率Q_out；对两个功率参数进行惯量下垂控制，使微电网在孤岛模式下对系统频率变化具有阻尼能力，在并网运行模式下具有阻尼输出功率振荡能力。

本发明中，所述惯量下垂控制是指，在有功-频率下垂环节中加入超前滞后环节；经过惯量下垂环节及电压电流闭环得到逆变器调制波以用于对逆变器进行控制，无功-电压下垂环节与传统下垂控制相同；

逆变器输出电压参考角频率ω_ref用于提供逆变器输出电压相位，d轴电压参考值u_dref用于进行电压电流双闭环控制，其计算公式为：

式中，ω₀为系统额定角频率，U₀为系统额定电压，K_p为有功-频率下垂系数，K_q为无功-电压下垂系数，T_a为超前环节时间常数，T_d为滞后环节时间常数，P₀为逆变器额定有功功率，Q₀为逆变器额定无功功率。(注：s表明所述分析为频域，不是变量名)

本发明中，当微电网从孤岛运行向并网运行切换时，还包括针对并网开关的控制：