[发明专利]一种基于扰动观测器的微电网并离网平滑切换控制方法

摘要

本发明公开了一种基于扰动观测器的微电网并离网平滑切换控制方法，包括下述步骤：步骤10）微电网能量管理层采集电网及联络线处运行信息，根据电网的运行状态和联络线允许开断阀值进行微电网操作模式决策，并下发操作指令到分布式电源本地控制器；步骤20）获取逆变器输出电压参考指令、频率参考指令，以及相角参考指令；步骤30）采集当前微电网的运行数据，建立电压电流双环模型；步骤40）将负载电流扰动估计值，通过前馈补偿于内环电流参考指令，形成改进型电压电流双环控制器。该控制方法在源荷功率出现扰动，尤其是并离网模式切换情况下，实现扰动主动抑制，平滑运行过程，有效提高控制稳定性及动态性能。

主权项

1.一种基于扰动观测器的微电网并离网平滑切换控制方法，其特征在于，该控制方法包括下述步骤：步骤10)微电网能量管理层采集电网及联络线处运行信息，根据电网的运行状态和联络线允许开断阀值进行微电网操作模式决策，并下发操作指令到分布式电源本地控制器；步骤20)获取逆变器输出电压参考指令、频率参考指令，以及相角参考指令：根据步骤10)微电网操作模式，通过本地控制器中下垂控制环设置逆变器输出电压及频率参考指令，并下发至电压电流双环控制器，如式(1)所示：式中，w_inv表示逆变器本地角频率参考指令，w_n表示逆变器角频率额定值，单位：弧度/秒；m表示分布式电源的频率下垂特性系数，单位：弧度/秒·兆瓦；P表示分布式电源实际输出有功功率，P₀表示在额定角频率下，分布式电源输出有功功率，单位：兆瓦；表示逆变器本地输出电压参考指令，v_n表示逆变器输出电压的额定值，单位：千伏；n表示分布式电源的电压下垂特性系数，单位：千伏/兆乏；Q表示分布式电源实际输出无功功率，Q₀表示在额定电压下，分布式电源输出无功功率，单位：兆乏；相角参考指令由微电网操作模式决定：当运行于联网模式时，微电网相角取自电网侧相角；当联网模式切换至离网模式，则以离网时刻相角为初相角，winv为角频率进行相角积分；若后续再需进入联网模式，则进行相角预同步使逆变侧相位跟随电网侧，当两侧相角差小于阀值进行并网操作，恢复逆变器相角参考指令为电网侧相角值；步骤30)采集当前微电网的运行数据，建立电压电流双环模型，电压外环模型如式(2)所示，电流内环模型如式(3)所示：在式中，i_idref表示在dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量，k_up表示电压比例积分控制器中比例项系数，k_ui表示电压比例积分控制器中积分项系数，1/s表示积分作用；表示在dq参考坐标系下电压参考值的d轴分量，v_od表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的d轴分量，C_f表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电容器数值，v_oq表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的q轴分量，i_iqref表示在dq参考坐标系下电流参考设定值的q轴分量；表示在dq参考坐标系下电压参考值的q轴分量；dq参考坐标系是指将abc交流静止坐标系经过派克变换得到的直流旋转坐标系；式中，vid表示逆变器电流控制器输出的调制波电压在dq参考坐标系下d轴分量，kip表示电流比例控制器中比例项系数，iid表示在dq参考坐标系下逆变器输出电流值的d轴分量，w0表示逆变器角频率额定值，Lf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电感数值，iiq表示在dq参考坐标系下逆变器输出电流值的q轴分量，vod表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的d轴分量，viq表示逆变器电流控制器输出的调制波电压在dq参考坐标系下q轴分量；根据式(3)和滤波器模型，建立扩展广义对象模型PG(s)，如式(4)所示：式中，kpwm表示逆变器电压增益，Rf表示滤波器中滤波电阻；根据式(4)，扰动观测器实时估计微电网运行工况下等效功率扰动，如式(5)所示，式中，表示负载扰动电流估计值，i₀表示负载扰动电流实际值，Q(s)表示低通滤波器，T_f表示低通滤波器中的滤波系数，表示模型参数对应于标称参数的广义对象模型；步骤40)将负载电流扰动估计值，通过前馈补偿于内环电流参考指令，形成改进型电压电流双环控制器，如式(6)所示：式中，表示在dq参考坐标系下改进型电流参考设定值的d轴分量，表示在dq参考坐标系下改进型电流参考设定值的q轴分量，表示负载扰动电流估计值的d轴分量，表示负载扰动电流估计值的q轴分量。