CN106877389A - 一种微网平滑切换策略方法 - Google Patents

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Abstract

一种微网平滑切换策略方法，包括模糊逻辑三个部分。本发明采用模糊方法的变斜率控制方式，极大地改善了下垂控制特性的动态性能，减小了并离网转换过程中对微电网的冲击及防止孤岛后频率、电压发生较大的偏移。解决了因配电系统异常、故障等原因使微网失去频率、电压支撑造成稳定失败的问题，且该方法不用检测微网孤岛状态。通过改变模糊规则，容易实现控制性能的改变，使其具有极好的适应性及鲁棒性，此种方法简单、易控。

Description

一种微网平滑切换策略方法
所属技术领域
本发明涉及一种微电网切换系统，尤其涉及一种微网平滑切换策略方法。
背景技术
微网主要有两种运行模式：并网运行和孤岛运行。对于并网状态及孤岛状态的稳定控制已经有众多的研究，并已取得了一定的成果。但对于微电网两种运行模式的平滑切换研究较少。只有实现微电网并网与孤岛运行状态的平滑过渡，尤其是在事故状态下，减少停电带来的损失，才能提高微电网的电能质量和供电可靠性，体现微电网优越性。
常见的方法有：微电源在功率控制和电压频率控制方式下的微电网非计划孤网过程，通过引入电压的孤网判据，提出微电源出力控制和主网出力控制两种策略；基于控制器状态跟随的微电网平滑切换控制方法；针对低压线路参数成阻性的特点，在微网孤岛模式下对传统下垂特性进行重新设计，同时提出同步并网控制器的设计方法。以上控制策略均是在检测为孤岛的前提下，改变微电源的控制方式及控制特性。
在检测出微网孤岛运行之前，基于孤岛运行的控制策略不能发挥作用，微电网会失去频率、电压的参考值。如果检测孤岛状态时间过长，会造成微网并离网转换失败及其后的孤岛运行的失稳。
发明内容
为了克服孤岛检测状态时间过长造成的切换失败的难题，本发明提出一种微网平滑切换方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了基于模糊方法的变斜率下垂特性的控制策略，消除微网并离网转换过程中无频率、电压基准的缺陷，保证切换中出现的扰动在可接受范围内，以及切换后仍能维持微电网内部的电压和频率稳定。
一种微网平滑切换方法包括控制、控制和模糊逻辑三个部分。
所述控制能够在微网运行时实现微电源的最大功率追踪。
所述控制能够在微网孤岛运行时协同控制各微电源输出，抑制频率和电压波动。
所述模糊逻辑采用三角形隶属度函数，将输入变量频率、相位角变化率的精确值变为模糊量。
本发明的有益效果是：采用模糊方法的变斜率控制方式，极大地改善了下垂控制特性的动态性能，减小了并离网转换过程中对微电网的冲击及防止孤岛后频率、电压发生较大的偏移。解决了因配电系统异常、故障等原因使微网失去频率、电压支撑造成稳定失败的问题，且该方法不用检测微网孤岛状态。通过改变模糊规则，容易实现控制性能的改变，使其具有极好的适应性及鲁棒性，此种方法简单、易控。
附图说明
图1微电网控制方式。
图2微电网三折线控制特性 。
图3频率偏差的隶属函数。
图4频率变化率的隶属函数。
图5控制输出量的隶属函数。
具体实施方案
图1中，分别为微网频率、电压、有功、无功的给定参考值；为直交轴电流参考值；为计算出的直、交轴电压参考值；其余为系统的测量值。图中两个虚线框包含了两种不同的控制策略。P/Q控制是基于正常的有功和无功电流来控制逆变器的输出有功和无功功率，微电源相当于受控的电流源。正常情况下微电网与常规配电网并网运行，由大电网提供电压和频率参考值，因此所有微电源都按P/Q模式运行。微型燃气轮机、燃料电池、蓄电池等可控电源、储能装置在孤网运行时可采用U/f控制，为微电网提供电压和频率支撑。一旦配电网发生故障或电能质量不满足负荷要求导致微网孤岛运行时，储能装置、部分微电源进入U/f控制模式，一方面控制所连接的微电源输出，另一方面向其他以P/Q方式运行的微电源提供频率参考值，从而协同控制各微电源输出，抑制频率和电压波动。
本发明选用与传统电力系统相同的调节电压、频率的方式，其传输的有功功率主要取决于微电网与负荷两端的功角差，而无功功率主要取决于两端的电压幅值差。因此，通过调节单元逆变器功角和电压幅值，便能分别实现有功和无功功率控制。
图2中，为国标(GB/T15945—2008)规定的电网的允许的最高运行频率50.5Hz；、为电力系统稳定运行时统计出的最大、最小频率值；为系统的额定频率；恒功率运行给定值。、、为调差系数，a、b为曲线拐点。
微电网并网、静态稳定运行时，微电网的频率波动及其变化率较小，微电网运行于图2中ab段。当ab段调差系数较大()，系统频率发生变化时，有功功率最大变化小于2% 。通过改变，可以改变微电源的有功功率输出。因此，微电网静态运行时取大于10的调差系数。、可参照火电机组取(0.02~0.05)当中的值。当微电网频率偏移较大，超过了、，可以采取图2中控制方式运行。
微电网在并离网转换动态运行时，为增加微电网频率的动态特性，也为了减少图2拐点处(a,b)对微电网的冲击，引入微电网频率变化率，结合频率偏差值，采用基于模糊控制的变斜率下垂控制特性。
本发明采用三角形隶属度函数，频率偏差、频率变化率、调差率变量集合为{负大NB、负中NM、负小NS、零ZE(Zero)、正小PS、正中PM，正大PB}，将输入变量频率、相位角变化率的精确值变为模糊量。根据输入变量(模糊量)及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量。由上述得到的控制量(模糊量)采用加权平均法计算精确的控制量。
模糊控制的变斜率下垂控制特性如图2中虚线圆弧部分所示。改变模糊规则，可以改变不同弧度的调差特性。为防止系统在小扰动调差率频繁变动，可设置启动门槛。

Claims (4)

1.一种微网平滑切换策略方法，其特征在于：包括包括控制、控制和模糊逻辑三个部分。
2.如权利要求 1 所述的微网平滑切换策略方法，其特征在于所述控制能够在微网运行时实现微电源的最大功率追踪。
3.如权利要求 1 所述的微网平滑切换策略方法，其特征在于所述控制能够在微网孤岛运行时协同控制各微电源输出，抑制频率和电压波动。
4.如权利要求 1 所述的微网平滑切换策略方法，其特征在于所述模糊逻辑采用三角形隶属度函数，将输入变量频率、相位角变化率的精确值变为模糊量。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112421653A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 国网河南省电力公司洛阳供电公司 一种基于新能源场站调频能力的优化控制方法
CN117277403A (zh) * 2023-08-16 2023-12-22 湖北能源集团鄂州发电有限公司 一种微电网孤岛控制方法

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