CN104917170B - 一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法 - Google Patents

一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104917170B
CN104917170B CN201510217423.3A CN201510217423A CN104917170B CN 104917170 B CN104917170 B CN 104917170B CN 201510217423 A CN201510217423 A CN 201510217423A CN 104917170 B CN104917170 B CN 104917170B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
distributed power
control
voltage
droop control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510217423.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104917170A (zh
Inventor
金涛
刘对
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201510217423.3A priority Critical patent/CN104917170B/zh
Publication of CN104917170A publication Critical patent/CN104917170A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104917170B publication Critical patent/CN104917170B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/14—District level solutions, i.e. local energy networks

Abstract

本发明涉及一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法，当使用传统下垂控制，微电网孤岛运行时，负荷增大或减小都将会使频率或电压偏离额定值，本发明针对传统下垂控制所存在的问题，通过控制器对下垂系数进行改进。首先将变化后输出的功率与给定值做差，然后经过控制器之后再与传统下垂控制系数做差，得到改进的下垂系数。在改进下垂系数的作用下，从而可以达到调整频率和电压的目的，即维持系统的电压及频率在合理的范围内。

Description

一种基于PI控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的 方法
技术领域
本发明涉及微电网传统下垂控制领域，特别是一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法。
背景技术
随着能源和环境保护问题的日益突出，基于中小型清洁能源的分布式发电(DG)已得到高度重视和快速发展。随着技术的不断提高，越来越多的新能源以DG的形式接入主电网，与传统的集中式能源系统相比，以新能源为主的DG向负荷供电，可以大大较少线路损耗，节省输配电建设投资，又可以与大电网集中供电相互补充，是综合利用现有资源和设备、为客户提供可靠和优质电能的理想方式，可以达到更高的能源综合利用效率，同时还可以提高电网的安全性。
以DG形成的微电网，在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题。即当微电网的负荷或网络结构发生变化时，如何通过对微电网中各个DG进行有效的控制，以保证微电网在不同运行模式下都能都满足负荷的电能质量要求的问题。
微电网能够在并网运行和孤岛运行两种模式下运行。当微电网并网运行时，微电网内的各个DG只需要控制功率的输出以保证微电网内部功率的平衡。由于微电网的总体容量相对于电网来说较小，因此 额定电压和额定频率都有电网来支持和调节。当微电网孤岛运行时，微电网与电网连接断开，此时微电网内部要保持电压和频率的额定值，就需要对其各个DG进行有效的控制以维持整个系统能够稳定运行，保证系统的电压及频率在合理的范围内。
目前，通常采用的三种控制方式为：传统下垂控制方式、V/f控制方式、PQ控制方式。采用传统下垂控制时，随着负荷增大或减小将会使电压幅值或频率偏离额定值；这将取决于下垂特性和负荷的频率/电压敏感度。为了确保微电网的频率/电压恢复到额定值，则需要调节DG的输出。而V/f控制方式主要运用于微电网孤岛运行模式，采用V/f控制方法时需提前确定孤岛运行条件下负荷与电源之间的功率匹配情况。采用PQ控制方式的DG并不能维持系统的频率和电压；如果是并网运行的微电网系统，则有常规电网维持频率和电压，如果是孤岛运行的微电网系统，则系统中必须有维持频率和电压的DG。综上可知，采用何种控制方式来控制系统电压和频率在合理的范围内是微电网亟待解决的问题，其对提高供电可靠性及维持系统的稳定性具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法，有利于调整微电网频率和电压，保证系统的电压及频率在合理的范围内，从而提高其稳定运行能力。
本发明采用以下方案实现：一种基于控制的微电网自适应下垂控 制调节电压频率的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：微电网进入孤岛运行；
步骤S2：简化微电网参数，得到分布式发电DGj的输出有功功率 以及分布式发电DGj的输出无功功率 其中Uj为分布式发电DGj中逆变器输出的电压，Up为分布式发电DGj和微电网公共连接点的电压，δj为微电网公共连接点的电压与逆变器输出的电压的相角差，Xj为线路的电抗，ΔU为分布式发电DGj中逆变器输出的电压Uj与分布式发电DGj和微电网公共连接点电压Up的差值即:ΔU＝Uj-Up；
步骤S3：采用下垂控制，并计算出此时负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj与频率fj，其中其中， 和为空载时分布式发电DGj输出的电压和频率；m为分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数，n为分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数；
步骤S4：当负荷发生变化时，判断是否分布式发电DGj输出的电压与频率偏额定值，若是，则进入步骤S5；
步骤S5：对步骤S3中所述分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m以及分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n进行修改，得到修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1；
步骤S6：利用修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1重新计算负载运行的分布式发电DGj输出的电压与频率，得到修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'；
步骤S7：判断修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'是否满足调整要求，若满足，则结束，若不满足，则返回步骤S4。
进一步地，所述步骤S5具体包括以下步骤：
步骤S51：将变化后的分布式发电DGj的输出有功功率Pj减去有功给定值Pn，得到差值(Pj-Pn)，将变化后的分布式发电DGj的输出无功功率Qj减去无功给定值Qn，得到差值(Qj-Qn)；
步骤S52：把步骤S51得到的两个差值分别经过两个PI控制器得到表达式(Dp+Di/s)(Pj-Pn)以及表达式(Dp+Di/s)(Qj-Qn)；其中Dp为所述PI控制器的比例系数，Di为所述PI控制器的积分系数；
步骤S53：将步骤S3中所述分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m以及分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n分别对应减去步骤S52中的两个表达式，得到修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1，其中n1＝n-(Dp+Di/s)(Qj-Qn)，m1＝m-(Dp+Di/s)(Pj-Pn)。
进一步地，所述步骤S6具体包括以下步骤：
步骤S61：将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1替换步骤S3中所述公式中的m，将修改 后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1替换步骤S3中所述公式中的n；
步骤S62：将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1代入步骤S3中所述公式得到修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'，其中
进一步地，所述步骤S7中所述调整要求为|fj-fj'|＜δ且|Uj-Uj'|＜ξ，其中δ＝0.02，ξ＝0.05。
与现有技术相比，本发明具有以下2个突出优点。
1、本发明通过对下垂控制系数进行修改后，可以调整由负荷变化而导致电压频率的波动。
2、本发明利用提出的方法根据输出功率自动调节传统下垂控制中的下垂系数，保证系统的电压及频率在合理的范围内，从而提高其稳定运行能力。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明的原理框图。
图3为本发明的下垂控制P-f特性图。
图4为本发明的下垂控制Q-U特性图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：微电网进入孤岛运行；
步骤S2：简化微电网参数，在高压传输线路中，线路参数中感抗远大于电阻(即X＞＞R)，而在低压微电网中通过对参数设计后，得到分布式发电DGj的输出有功功率以及分布式发电DGj的输出无功功率其中Uj为分布式发电DGj中逆变器输出的电压，Up为分布式发电DGj和微电网公共连接点的电压，δj为微电网公共连接点的电压与逆变器输出的电压的相角差(即功角)，Xj为线路的电抗，ΔU为分布式发电DGj中逆变器输出的电压Uj与分布式发电DGj和微电网公共连接点电压Up的差值即:ΔU＝Uj-Up；由上式可以看出分布式发电(DGj)输出有功功率Pj主要受功角δj的影响，无功功率Qj受电压差值ΔU的影响。
步骤S3：采用下垂控制，并计算出此时负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj与频率fj，其中其中， 和为空载时分布式发电DGj输出的电压和频率；m为分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数，n为分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数；较佳地，此时的运行点分别如图3中的A点和图4中的D点，此时系统可以稳定运行；
步骤S4：当负荷发生变化时，判断是否分布式发电DGj输出的电压与频率偏额定值，若是，则进入步骤S5；
步骤S5：此时负荷变大(只是以负荷增大为例，负荷减少时也适用)，使DGj电压幅值或频率偏离额定值分别为f1和U1，其运行点分别如图3中的B点和图4中的E点,对应此时有功功率P1，无功功率Q1。对步骤S3中所述分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m以及分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n进行修改，得到修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1；改进后的下垂系数分别如图3中的m1和如图4中的n1。
步骤S6：利用修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1重新计算负载运行的分布式发电DGj输出的电压与频率，得到修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'；
步骤S7：判断修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'是否满足调整要求，若满足，则结束，若不满足，则返回步骤S4。
较佳地，调整后的运行点接近图3中的C点和图4中的F点。理想状态下达到图3中的C点和图4中的F点。
在本实施例中，如图2所示，所述步骤S5具体包括以下步骤：
步骤S51：将变化后的分布式发电DGj的输出有功功率Pj减去有功给定值Pn，得到差值(Pj-Pn)，将变化后的分布式发电DGj的输出无功功率Qj减去无功给定值Qn，得到差值(Qj-Qn)；
步骤S52：把步骤S51得到的两个差值分别经过两个PI控制器得到表达式(Dp+Di/s)(Pj-Pn)以及表达式(Dp+Di/s)(Qj-Qn)；其中Dp为所述PI控制器的比例系数，Di为所述PI控制器的积分系数；
步骤S53：将步骤S3中所述分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m以及分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n分别对应减去步骤S52中的两个表达式，得到修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1，其中n1＝n-(Dp+Di/s)(Qj-Qn)，m1＝m-(Dp+Di/s)(Pj-Pn)。
较佳地，在本实施例中，所述步骤S6具体包括以下步骤：
步骤S61：将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1替换步骤S3中所述公式中的m，将修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1替换步骤S3中所述公式中的n；
步骤S62：将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1代入步骤S3中所述公式得到修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'，其中
在本实施例中，所述步骤S7中所述调整要求为|fj-fj'|＜δ且 |Uj-Uj'|＜ξ，其中δ＝0.02，ξ＝0.05。
综上所述，本发明有利于调整微电网频率和电压，保证系统的电压及频率在合理的范围内，从而提高其稳定运行能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种基于控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：微电网进入孤岛运行；
步骤S2：简化微电网参数，得到分布式发电DGj的输出有功功率以及分布式发电DGj的输出无功功率其中Uj为分布式发电DGj中逆变器输出的电压，Up为分布式发电DGj和微电网公共连接点的电压，δj为微电网公共连接点的电压与逆变器输出的电压的相角差，Xj为线路的电抗，ΔU为分布式发电DGj中逆变器输出的电压Uj与分布式发电DGj和微电网公共连接点电压Up的差值即:ΔU＝Uj-Up；
步骤S3：采用下垂控制，并计算出此时负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj与频率fj，其中其中，和为空载时分布式发电DGj输出的电压和频率；m为分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数，n为分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数；
步骤S4：当负荷发生变化时，判断是否分布式发电DGj输出的电压与频率偏额定值，若是，则进入步骤S5；
步骤S5：对步骤S3中所述分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m以及分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n进行修改，得到修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1；
步骤S6：利用修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1重新计算负载运行的分布式发电DGj输出的电压与频率，得到修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'；
步骤S7：判断修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'是否满足调整要求，若满足，则结束，若不满足，则返回步骤S4；
其中，所述步骤S5具体包括以下步骤：
步骤S51：将变化后的分布式发电DGj的输出有功功率Pj减去有功给定值Pn，得到差值(Pj-Pn)，将变化后的分布式发电DGj的输出无功功率Qj减去无功给定值Qn，得到差值(Qj-Qn)；
步骤S52：把步骤S51得到的两个差值分别经过两个PI控制器得到表达式(Dp+Di/s)(Pj-Pn)以及表达式(Dp+Di/s)(Qj-Qn)；其中Dp为所述PI控制器的比例系数，Di为所述PI控制器的积分系数；
步骤S53：将步骤S3中所述分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m以及分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n分别对应减去步骤S52中的两个表达式，得到修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1，其中m1＝m-(Dp+Di/s)(Pj-Pn)，n1＝n-(Dp+Di/s)(Qj-Qn)；
其中，所述步骤S6具体包括以下步骤：
步骤S61：将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1替换步骤S3中所述公式中的m，将修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1替换步骤S3中所述公式中的n；
步骤S62：将步骤S5得到的修改后的分布式发电DGj的下垂控制有功控制系数m1以及修改后的分布式发电DGj的下垂控制无功控制系数n1代入步骤S3中所述公式得到修改后的负载运行的分布式发电DGj输出的电压Uj'与频率fj'，其中
其中，所述步骤S7中所述调整要求为|fj-fj'|＜δ且|Uj-Uj'|＜ξ，其中δ＝0.02，ξ＝0.05。
CN201510217423.3A 2015-05-04 2015-05-04 一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法 Active CN104917170B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510217423.3A CN104917170B (zh) 2015-05-04 2015-05-04 一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510217423.3A CN104917170B (zh) 2015-05-04 2015-05-04 一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104917170A CN104917170A (zh) 2015-09-16
CN104917170B true CN104917170B (zh) 2017-06-06

Family

ID=54085991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510217423.3A Active CN104917170B (zh) 2015-05-04 2015-05-04 一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104917170B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394829B (zh) * 2016-05-17 2022-06-07 中国电力科学研究院 一种基于无互联通信的直流供电系统协调控制系统及方法
CN108199380A (zh) * 2018-01-31 2018-06-22 湖北工业大学 一种适用于交直流混合微电网的双向dc-ac变换器的控制方法
CN108363306B (zh) * 2018-03-20 2020-04-24 东南大学 基于线性二次型优化的微电网分布式控制器参数确定方法
CN111463798B (zh) * 2020-04-08 2024-02-13 长园深瑞继保自动化有限公司 用于储能协调控制装置的电网电压模糊控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510064A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 山东大学 微电网孤岛运行控制系统中的改进下垂控制方法
CN103138290A (zh) * 2013-02-19 2013-06-05 广西电网公司 对等模式下基于改进相位控制的微网无缝切换控制方法
CN103997042A (zh) * 2014-05-15 2014-08-20 华为技术有限公司 电压调节方法、逆变器及微电网系统
CN104377735A (zh) * 2014-12-08 2015-02-25 国家电网公司 一种分布式电源并网逆变器的下垂控制算法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014058571A2 (en) * 2012-10-08 2014-04-17 Eaton Corporation Generator dispatching or load shedding control method and system for microgrid applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510064A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 山东大学 微电网孤岛运行控制系统中的改进下垂控制方法
CN103138290A (zh) * 2013-02-19 2013-06-05 广西电网公司 对等模式下基于改进相位控制的微网无缝切换控制方法
CN103997042A (zh) * 2014-05-15 2014-08-20 华为技术有限公司 电压调节方法、逆变器及微电网系统
CN104377735A (zh) * 2014-12-08 2015-02-25 国家电网公司 一种分布式电源并网逆变器的下垂控制算法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微电网逆变器自适应下垂控制策略;孙孝峰等;《电网技术》;20140930;第38卷(第9期);2386-2391页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104917170A (zh) 2015-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105794066B (zh) 用于发电设施的多变量控制器调制器
CN104578151B (zh) 大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制方法
CN104917170B (zh) 一种基于pi控制的微电网自适应下垂控制调节电压频率的方法
CN106487042B (zh) 一种多时间尺度微电网电压无功优化控制方法
CN103259268B (zh) 一种微网无功-电压控制装置及其控制方法
CN104426155A (zh) 用于风力发电机的电压控制的系统和方法
CN103972899B (zh) 一种statcom接入点电压补偿方法
CN109873448B (zh) 一种基于自调节下垂控制的分布式电源并联运行方法
CN106786674B (zh) 双馈风机-串补输电系统次同步谐振抑制方法及装置
CN107769273A (zh) 一种汽轮机负荷分配控制方法及系统
CN103715701A (zh) 考虑电容器操作次数限制的主动配电网无功功率控制方法
CN107579529A (zh) 一种基于并网变换器锁相环优化的同步机次同步抑制方法
Rekik et al. A micro-grid ensuring multi-objective control strategy of a power electrical system for quality improvement
Chawda et al. Power quality improvement in rural grid using adaptive control algorithm to enhance wind energy penetration levels
Parvizimosaed et al. Enhanced active and reactive power sharing in islanded microgrids
CN109638864A (zh) 一种智能电网的控制系统
CN108988349A (zh) 含分布式可再生能源的配电网多层级无功电压控制方法
CN108879797A (zh) 一种主动配电网端口pq控制方法
Wang et al. Using inverter-based renewable generators to improve the grid power quality—A review
CN107124008A (zh) 一种风电场内风电机组与svg设备的无功协同控制方法
CN104967127A (zh) 一种微网在离网状况下的快速电压调节方法
CN105576718A (zh) 一种分布式新能源高渗透率情形下交直流配网源荷优化分配控制方法
Bagha et al. Voltage profile enhancement for IEEE-14 bus system using UPFC, TCSC and SSSC
CN105978030A (zh) 一种主从式微电网系统的切换控制系统
CN108199382A (zh) 基于动态无功约束的双馈风电场风速波动紧急控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant