[发明专利]一种考虑通信时延的主从交流微电网的状态空间建模方法

说明书

本发明公开了一种考虑通信时延的主从交流微电网的状态空间建模方法，由多个储能变流器组成主从控制的并联交流微电网结构，包括以下步骤一、建立dq坐标系下的主机状态空间模型，步骤二、建立dq坐标系下的从机状态空间模型，步骤三、建立dq坐标系下的负载状态空间模型，步骤四、建立独立交流微电网状态空间模型。本发明针对主机向从机通过低带宽通信传输电流指令时存在的通信延迟的技术问题，根据实际工程的通信参数对影响稳定性的系统控制参数进行建模调节，提高系统的稳定性，从而提高生产力。

技术领域

本发明涉及电力领域，特别涉及一种电力领域的通信时延的主从交流微电网的状态空间的稳定性分析技术。

背景技术

在独立交流微电网中，储能系统能够为负荷和其他分布式电源提供稳定的电压和频率，增强微电网的稳定性和可靠性，提高风、光等可再生能源的消纳水平。作为一种主流的储能形式，电化学储能主要由电池本体、电池管理系统和功率变换系统构成。多个储能变流器的并联运行能够有效提升系统可靠性，实现系统容量的灵活配置和电池单元的精细化管理。主从控制作为一种简易的多机并联协调控制方法，能够为负载提供恒定幅值和频率的电压，且变流器间稳态功率分配受线路阻抗影响较小。然而主从控制模式下的交流微电网换流器数量多，控制系统各环节间存在多时间尺度耦合，因此影响系统稳定性的因素复杂。

如何对主从控制模式下的交流微电网进行有效合理的建模，是稳定性分析工作的基础。基于有效合理的建模，分析系统各时间尺度下系统参数及控制参数对主从交流微电网稳定性的影响，是提升系统稳定性的关键。

围绕主从控制，主从结构需依靠低带宽通信实现从机电流指令的下发，低带宽通信与控制系统存在交互，进而对系统稳定性产生影响。如文献[1]李霞林，郭力，王成山.微网主从控制模式下的稳定性分析[J].电工技术学报，2014，29(02)：24-34.建立了主从结构微网系统的离散时间状态空间模型，讨论了关键控制参数、电源数量和负荷变化对系统稳定性的影响；如文献[2]Liu Z.,Liu J.,Hou X.,et al.Output Impedance Modeling andStability Prediction of Three-Phase Paralleled Inverters With Master-SlaveSharing Scheme Based on Terminal Characteristics of Individual Inverters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2016, 31(7):5306-5320.建立了同步旋转坐标系下主机和从机的输出阻抗模型，提出了一种通过量测各变流器外特性并基于Nyquist定理的判稳方法；如文献[3]Mortezaei A.,M.G., Savaghebi M.,etal.Cooperative Control of Multi-Master–Slave Islanded Microgrid With PowerQuality Enhancement Based on Conservative Power Theory[J].IEEE Transactionson Smart Grid, 2018,9(4):2964-2975.提出的方案中使从机承担本地负载中的不对称和谐波功率，主机仅输出三相对称的有功功率，并采用下垂控制与远方变流器集群实现功率分配；如文献[4]Chen J.,Hou S.,Chen J.Seamless mode transfer control formaster–slave microgrid[J].IET Power Electronics, 2019,12(12):3158-3165.提出了一种基于主从-下垂混合控制的离并网无缝切换策略，并网运行时主机采用下垂控制，离网运行时主机缓慢调节下垂系数为零以切换为恒压恒频控制，避免了非计划孤岛时主机控制策略切换引起的电压越限；如文献[5]Li D.,Man Ho C.N.,A Delay-Tolerable Master–Slave Current-Sharing Control Scheme for Parallel-Operated InterfacingInverters with Low-Bandwidth Communication[J].IEEE Transactions on IndustryApplications,2020, 56(2):1575-1586.围绕并网运行的交直流侧多机并联系统，讨论了采用主从控制实现直流负荷均分时通信时延对于系统稳定性的影响，并在从机控制中采用电流指令低通滤波加直流电压前馈的方法以提升系统稳定裕度。