[发明专利]一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法

说明书

本发明提供了一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制；针对不同电压等级的微电网系统，评估对微电源功率的传输特性的影响；构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块；基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路；逆变器并网前，增大虚拟连线电感值稳态后减小虚拟电感值使逆变器输出电压与母线电压相移在设定范围内；本发明不但能够实现孤岛微电网系统电压幅值和频率的稳定，而且能够提高系统的动态响应速度，稳态误差更小；负荷功率突变时，负荷功率能够实现精准合理的分配，微电源输出功率更加平滑。

技术领域

本发明涉及智能配电网领域，特别是指一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法。

背景技术

随着光伏、风电等新能源发电技术的发展，分布式新能源发电技术以其发电效率高、灵活可靠、技术先进、节能环保等优点受到广泛关注。分布式发电系统中各个发电设备相互独立，极大地提高了其安全可靠性，弥补了大电网稳定性的不足。并且，分布式发电系统建造和安装成本较低，发电方式灵活，相对于大电网而言输配电损耗也较低，能源利用率高。同时，分布式发电系统可接入公共电网，改善电网的调峰性能，是大电网的有力补充和有效支撑。

然而，随着分布式发电系统的渗透率增加，大量基于逆变器的分布式发电单元已经装配到传统低压电力配电系统中，会对公共电网的稳定性造成很大冲击，使得电网中的谐波污染更加严重。为了解决分布式电源并网问题，协调公共电网与分布式电源间的矛盾，充分利用新能源发电，提出了微电网的概念。

一些边远的地区因为地理位置较为偏远，如果从大电网进行电力供应，输电线路长、损耗大，成本昂贵，微电网的发展很好的解决了这一难题。孤岛运行的微电网中，由分布式能源为负荷提供电力保证，为这些地区的生产和生活提供了便利。但孤岛微电网中由于各种微电源的间歇性、大量采用电力电子器件、负荷多变性等因素，导致电压和频率的波动范围较大，甚至出现频率崩溃和电压崩溃现象，很大程度上限制了微电网的大范围应用推广。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，不但能够实现孤岛微电网系统电压幅值和频率的稳定，而且能够提高系统的动态响应速度，稳态误差更小；负荷功率突变时，负荷功率能够实现精准合理的分配，微电源输出功率更加平滑。

本发明采用如下技术方案：

一种基于孤岛和频率下降的微电网自愈控制方法，包括如下步骤：

根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制；

针对不同电压等级的微电网系统，评估微电源逆变器对微电源功率的传输特性的影响；

根据低压系统输电线路呈阻性的特点，构建下垂控制器的功率传输模块和电压电流双环控制模块；

基于改进的下垂控制策略，在电压电流双环控制模块的外部引入逆变器的输出电流反馈，并加入虚拟电抗环路；

逆变器并网前，增大虚拟连线电感值稳态后减小虚拟电感值使逆变器输出电压与母线电压相移在设定范围内。

具体地，根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制，所述建立微电源接口逆变器数学模型，具体为：

其中L为滤波器的单相电感，C为滤波器的单相电容，为abc静止坐标系下经过滤波器滤波后输出电压向量，为abc静止坐标系下逆变器出口处电压向量，为abc静止坐标系下逆变器出口处电流向量，为abc静止坐标系下经过滤波器滤波后输出电流向量。

具体地，根据微电网系统控制模式，建立微电源接口逆变器数学模型，实现对微电源接口逆变器的控制，所述实现对微电源接口逆变器的控制，具体为：

微电源接口逆变器的控制策略包括：恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制。