CN110212572A - 基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法 - Google Patents
基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110212572A CN110212572A CN201910412308.XA CN201910412308A CN110212572A CN 110212572 A CN110212572 A CN 110212572A CN 201910412308 A CN201910412308 A CN 201910412308A CN 110212572 A CN110212572 A CN 110212572A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- capacitance sensor
- voltage
- power
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000007665 sagging Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/383—
-
- H02J3/386—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，所述控制方法包括孤岛状态下的改进下垂控制方法、双模式平滑切换控制方法和联网状态下的改进下垂控制方法，在微电网孤岛运行时通过改变下垂控制策略对输出功率进行快速调整，使微电网频率在允许的范围内，电压波动几乎无波动，维持了微电网孤岛模式的稳定性；并在并网运行时采用PQ控制，孤岛运行时采用下垂控制，可以有效的降低系统在运行过程中电压和频率变化产生的影响，同时能够使微电网在并网转孤岛的过程中电压以及频率平稳过度；本发明具有一种运行稳定、孤岛与并网状态平滑切换的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电网控制技术领域，具体涉及一种基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法。
背景技术
针对传统下垂控制的逆变器过流能力弱，频率响应速度快，无法与同步电机型微源并联运行，无法灵活的实现并离网状态切换及联络线功率控制，提出一种基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制，能够实现微电网在孤岛运行状态下的稳定运行，并网状态下根据调度指令的联络线功率控制及并离网运行状态的平滑切换。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种运行稳定、孤岛与并网状态平滑切换的基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法。
本发明的目的是这样实现的：基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，所述控制方法包括孤岛状态下的改进下垂控制方法、双模式平滑切换控制方法和联网状态下的改进下垂控制方法，所述孤岛下的改进下垂控制方法它包括以下方面：
1)、微电网孤岛运行状态下，逆变器型微源采用下垂控制，在微电网中引入复合虚拟阻抗，逆变器接口的微源采用p-f和Q-V型控制，微源i的下垂控制方程可写为：
上式中分别为微源i在有功频率下垂曲线和无功电压下垂曲线上的额定运行点，为能量管理系统下达的微源的基点运行功率，为系统的额定运行频率和电压；mi和ni为微源i的有功频率下垂曲线和无功电压下垂曲线的下垂系数，其中mi>0,ni>0，ωi_ref、Ei_ref为逆变器输出电压频率和幅值的参考值，pi和Qi为逆变器实时输出的有功和无功功率；
2)、各台逆变器的下垂系数需要根据其额定功率确定，即系统中有N台釆用下垂控制的微源，满足：
3)、根据1)和2)所述，当pi＝0时，下垂特性曲线的空载频率和空载电压分别为
各台逆变器下垂特性曲线的空载频率和空载电压相等，则新的下垂控制方程式可写为
传统下垂控制中，上式中的通常取额定值或系统允许的电压上限值，但是，虚拟阻抗的引入会带来电压降，为了使系统电压维持在正常范围内，引入虚拟阻抗后，需要重新考虑E*的选取，计入虚拟阻抗对电压降的影响；
4)、虚拟阻抗的引入会带来电压降，为了使系统电压维持在正常范围内，引入虚拟阻抗后，需要重新考虑E*的选取，计入虚拟阻抗对电压降的影响；忽略虚拟阻抗上的虚拟有功功率和无功功率损耗，得出以下公式：
由上式可以看出，虚拟阻抗上的电压跌落与微源的输出功率及虚拟阻抗值有关，当微源输出最大功率pmax+jQmax时，微源的输出端电压Uo达到最小值Uomin；当微源输出最小功率pmin+jQmin时，微源的输出端电压Uo达到最大值Uomax；E*的选取需要兼顾这两种情况下微源输出端电压的变化，则选取虚拟电压的参考值为：
5)、改进下垂控制均是f-p型下垂控制，但相比起频率f、功率p的测量精度较高，p-f型下垂控制较容易实现，并对p-f型下垂控制进行了改进，分别对有功功率下垂控制和无功功率下垂控制增加了限幅和虚拟惯性环节；
当微源输出功率超出其允许的运行范围时(pmin<p<pmax)，功率限幅环节中的积分器开始工作，实现微源p-f下垂特性曲线的平移，使微源以恒功率方式运行，避免微源因过载或功率反向注入等问题发生故障停机。通过增加虚拟惯性环节，能够使微源的频率缓慢变化到新的参考值，从而增加频率的响应时间。本项目提出的改进控制与文献提到的能够起到同样的改进效果，避免了系统频率的测量；
所述双模式平滑切换控制方法包括以下几个方面：
a)、为了保证对重要用户的可靠供电，微电网须具备无缝切换功能。由于并网状态和孤岛状态，逆变器均采用下垂控制，所以微电网从并网状态切换到孤岛状态时，逆变器的控制策略不需要改变。但是微电网由孤岛状态切换到并网状态时，需要满足同期并网条件，即对微电网电压的相位、幅值、频率进行同步调节，首先采用微电网预同期控制系统得到预同期频率偏差和电压偏差信号；
微电网预同期控制系统包含信号检测单元、合闸信号控制单元及微电网预同期控制单元，其中，信号检测单元实时检测PCC点两侧微电网和外部电网的电压频率、相角和幅值，此处采用基于二阶广义积分器的单同步旋转坐标系的锁相环(SOGI-SPLL)实现对微电网和外部电网电压的锁相；合闸信号控制单元根据检测的结果，判断微电网是否满足同期并网条件，当检测到同期并网条件满足时，合闸信号控制单元发出合闸指令，闭合微电网PCC点的静态开关STS，微电网预同期控制单元对检测单元检测到的外部电网和微电网的相角和电压幅值偏差进行相角偏差和电压偏差控制，微电网预同期控制原理如下式所示，通过对外部电网和微电网的相角偏差和电压幅值偏差进行PI调节，分别得到预同期频率偏差控制信号△ωsyn电压偏差控制信号△Esyn：
式中，θpccg、Upccg和θpccm、Upccm分别为公共连接点处主网和微电网的电压矢量的相位和幅值；
b)、将上述得到的预同期频率偏差控制信号△ωsyn电压偏差控制信号△Esyn同时发送给具有电压和频率调节能力的各个微源，从而对微电网的电压频率、相角和幅值进行调节，使其满足同期并网条件；
各微源逆变器接收微电网预同期控制单元下达的频率偏差控制信号和电偏差控制信号后，分别按照信号平移有功下垂曲线和无功下垂曲线：
c)、经过PI调节器的调节，达到稳定状态后，有：
检测到上式成立时，闭合并网打开STS，微电网将并网运行；
由于微电网在满足式时并网，因此微电网并网运行之后，如果不采取其他控制策略，微电网与外部电网没有功率交换；并且由于微电网并网之后，ω'ref＝ωpccm＝ωpccg各微源的输出功率将保持并网时的输出功率p1、p2不变。因此，不改变控制策略，微电网在并网运行后能够使各微源以恒功率运行，通过改变ω*'的设置可以改变各微源的输出功率，如设置ω*'＝ωpccg，则可以使各微源的输出功率pi为其基点功率
若并网状态下，微电网中的可控微源以PQ模式运行，微电网中的负荷功率波动和不可控微源的功率波动，均由外部电网来平抑。为了降低可再生能源并网对电网的影响，微电网在并网运行时，作为受控单元，应具备与外部电网的联络线功率控制能力，即联络线交换功率能够听从电网调度指令。
所述联网状态下的改进下垂控制方法是在所述孤岛下的改进下垂控制方法和双模式平滑切换控制方法的基础上增加联络线功率控制，如下式所示：
式中，依然为微电网EMS系统下达给微源i的基点功率，与孤岛运行状态下的值相同；和为调度系统下达的联络线功率的有功和无功参考值，pg和Qg为联络线功率的实际有功和无功值，这四个量需要依靠低速通信线路传输至各逆变器；kpp、kpi、kdp、kqi和为联络线有功功率控制和无功功率控制的PI参数；
增加联络线功率控制功能后，下垂特性可以表达为：
在2)中需设置各台逆变器的基点频率和基点电压相同，即
联网状态下的改进下垂控制方法中的当微电网孤岛运行时，pg、Qg均设置为0。
在b)中需要指出的是，在并网瞬间，将△ωsyn和△Esyn锁存，相当于得到一个新的ω'*＝ω*+△ωsyn,E'*＝E*+△Esyn。
本发明的有益效果：本发明提出了一种复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，在微电网孤岛运行时通过改变下垂控制策略对输出功率进行快速调整，使微电网频率在允许的范围内，电压波动几乎无波动，维持了微电网孤岛模式的稳定性；并在并网运行时采用PQ控制，孤岛运行时采用下垂控制，可以有效的降低系统在运行过程中电压和频率变化产生的影响，同时能够使微电网在并网转孤岛的过程中电压以及频率平稳过度；本发明具有一种运行稳定、孤岛与并网状态平滑切换的优点。
附图说明
图1是本发明孤岛运行状态下有功功率下垂特性曲线。
图2是本发明孤岛运行状态下无功功率下垂特性曲线。
图3是本发明孤岛状态下复合虚拟阻抗引入过程图。
图4是本发明孤岛运行状态下在p-f型下垂控制条件下增加限幅和虚拟惯性环节的有功功率下垂控制结构示意图。
图5是本发明孤岛运行状态下在p-f型下垂控制条件下增加限幅无功功率下垂控制结构示意图。
图6是双模式平滑切换控制方法下微电网预同期控制系统图。
图7是双模式平滑切换控制方法下微电网预同期控制工作原理图。
图8是联络线有功功率控制框图。
图9是联络线无功功率控制框图。
图10是微电网下垂控制联络线功率控制原理图。
图11是微电网模式自适应改进下垂控制框图。
图12是实施例一分布式电源输出的有功功率。
图13是PCC处电流相位仿真图。
图14是PCC处三相电流仿真图。
图15是实施例二负荷发生变化时的分布式电源输出的有功功率。
图16是微电网负荷发生变化时的相电压有效值的仿真图。
图17是微电网负荷发生变化时的频率仿真图。
图18是实施例二输出功率发生变化的分布式电源输出的有功功率。
图19是输出功率发生变化的微电网的频率。
图20是输出功率发生变化的母线相电压有效值。
图21是微电网运行模式切换过程的分布式电源输出的有功功率仿真图。
图22是实施例三微电网系统频率仿真图。
图23是实施例三母线相电压有效值仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
首先是微电网并网运行防真分析，本发明中蓄电池储能装置作为主控微源，并网时采用PQ控制，孤岛运行时采用改进下垂控制，可以有效的降低系统在运行过程中电压和频率变化产生的影响，当微电网并网运行时，蓄电池可以吸收来自大电网的电能进行充电，相当于一个负荷，孤岛运行时，在风力和光伏单元所发电能不能满足负荷需求的情况下，对外放电弥补功率缺额，保证本地负荷的正常供电。同时能够使微电网在并网转孤岛的过程中电压以及频率平稳过度。
仿真开始时，微电网内总的负荷有功需求为40KW，此时分布式电源可以输出45KW的有功功率。微电网在蓄电池满状态时有5KW的剩余功率，所以微电网处供给本地负荷正常运行外，还可以对大电网提供5KW的有功功率。在t＝0.3s时刻，保持外界光照、温度和风力不变，增加15KW的微电网负载；t＝5s时刻，保持微网负荷不变，将光照强度从800W/m2增加到1000W/m2。仿真结果如图12-14所示。
图12表明，在0.3s之前，微电网除了可以满足自身系统的功率需求外，还可以向大电网输送5KW的有功功率。t＝0.3s时，负荷增加15KW，保持自然条件不变，由于光伏发电单元和风力发电单元在微电网并网运行模式下均采用PQ控制，因此其输出的有功功率不会发生变化，此时系统所发电能难以满足因自身负荷增加的功率需求，所以微电网为保证自身系统的功率平衡，需要吸收来自大电网的功率10KW；t＝0.5s时刻，增加光照强度，通过最大功率跟踪光伏单元的输出功率也随之增加5KW，这样一来增加的5KW将供给微网系统内的本地负荷，可以弥补一部分微电网负载增加的功率需求，所以微电网从大电网吸收的功率就会随之减少5KW；实验结果表明：系统可以有效地实现对光伏光伏单元的最大功率跟踪。
通过以上分析可知，当负荷需求大于微电网中间歇性的光伏和风力单元输出的功率之和时。由大电网提供短缺的功率；反之当负荷需求小于微电网中光伏电池和风力发电单元输出的功率之和时；微网可以把多余的功率输入到大电网中。保证了能量的双向流动。
图13可以看出，t＝0.3s微网负荷增加后，系统电流相位也随之变化了πrad，说明公共连接点PCC处功率的流动方向在此过程中发生了变化；图14表明，PCC处三相电流随电源功率和负荷的变化也发生了变化。
实施例2
孤岛运行时，系统运行之初需要提供65KW功率用来维持负载正常运行，这些功率都将由分布式电源提供，因此分布式电源输出的有功功率一共为65KW，分别为：光伏发电单元28KW，风力发电单元17KW，蓄电池20KW。
情况一：负荷发生变化。
微电网在风速、光照强度及温度保持稳定不变的情况下运行，t＝0.3s秒时，将有功功率需求为4KW的负载投入微电网，在t＝0.5s时，从微电网中切除8KW的负载，具体仿真结果如图15-17所示。
通过图15可以看出，在t＝0.3s的时刻，微电网的有功负荷增加了4KW，为了满足负荷的功率需求，蓄电池的输出功率也增加4KW，当t＝0.5s时，微电网负荷减少8KW，蓄电池的输出功率减小了8KW，微电网孤岛运行时，由于光照强度和风力未发生变化，因此采用PQ控制的光伏单元和风力单元的输出功率均不发生变化，但是孤岛运行微电网中的所有负荷都需要其分布式电源提供功率，维持系统的功率平衡，所以此时就只能通过增加或者减少蓄电池的出力，来保证微电网正常运行。
图16和图17显示的波形是微电网在孤岛状态下的相电压有效值和频率波形图，频率波动在±0.03之间，电压波动不超过1V，分析发现微网孤岛运行投切负荷时，微网失去了大电网的调节作用，只能通过对自身所含微源的调整维持系统电压和频率稳定，采用改进V/f下垂控制的蓄电池作为主控微源会对微电网负荷功率的变化立刻做出相应的动态响应，蓄电池的动态补偿是微电网稳定运行的重要保障机制，它通过在微电网负荷发生变化时及时进行输出功率的调整，保证了微电网电压和频率稳定。
情况二：微电源输出功率发生变化。
在微电网运行过程中，保持其负荷恒定；t＝0.3s时，将风力发电的风速由8m/s增加到10m/s，此时风力机输出功率也随之增加，由15KW变为18KW，仿真结果如图18-20所示。
由图18中能够看出，当t＝0.3s时，风力发电机在风速增加时增加了3KW的输出功率，在光伏系统出力和负荷需求不变的情况下，为了保障微电网系统的功率恒定，蓄电池对微电网的输出功率也会相应的减少3KW。
图19和图20显示的是微电网孤岛运行时的频率和电压波形图，从图中能够观察出风力机输出功率的变化会对微电网的频率和电压产生些许的影响，但通过改进V/f下垂控制策略对蓄电池的输出功率进行快速调整，可使微电网频率波动范围在±0.05之间，电压波动几乎无波动，满足我国电能质量中对电压和频率的要求，维持了微电网孤岛模式的稳定运行。
实施例3
微电网运行模式切换过程仿真分析
系统刚开始运行时，微电网负荷有功功率需求是65KW，分布式电源输出的有功功率一共为65KW，分别为：光伏发电单元28KW，风力发电单元17KW，蓄电池20KW；t＝0.2s时，将微电网并网；在t＝0.4s时又将微电网切换到了孤岛状态；在各项自然环境条件均保持不变的前提下我们进行切换过程的仿真实验；仿真结果如图21-23所示。
由图21可知，仿真开始时微电网运行在孤岛模式，当t＝0.2s时，将其切换为并网运行模式，图中可以清晰的看到，蓄电池对外放电，输出有功为开始的20KW不断降低直至接近于零。风力和光伏单元的输出功率在此过程中保持不变，PCC处的功率此时为-20KW，这是由于蓄电池并网时从大电网中吸收能量，自身充电，在孤岛时供给负荷；t＝0.4s时，微电网由并网模式转换为孤岛模式，蓄电池可以迅速做出响应，为微电网提供功率缺额。
图22和23是微电网运行模式切换时，频率和电压的波形输出，由图可知当微电网由孤岛切换为并网时，频率和电压出现短时的不稳定，频率波动不超过0.05Hz，电压波动大约为1V左右，通过预同步模块的控制，对大电网电压相位的实时跟踪，保证了频率和电压波动稳定在允许的范围内，在0.4s时微网切换为离网运行模式，由孤岛检测装置迅速检测到微电网孤岛运行，通过改进V/f下垂控制，使频率和电压快速稳定，从图中可以看出0.4s时刻频率几乎无波动，电压有微小变化，但在大约0.03s之后趋于稳定，可保证微网系统稳定运行，达到平滑切换的目的。
Claims (4)
1.基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，其特征在于：所述控制方法包括孤岛状态下的改进下垂控制方法、双模式平滑切换控制方法和联网状态下的改进下垂控制方法，所述孤岛下的改进下垂控制方法它包括以下方面：
1)、微电网孤岛运行状态下，逆变器型微源采用下垂控制，在微电网中引入复合虚拟阻抗，逆变器接口的微源采用p-f和Q-V型控制，微源i的下垂控制方程可写为：
上式中分别为微源i在有功频率下垂曲线和无功电压下垂曲线上的额定运行点，为能量管理系统下达的微源的基点运行功率，为系统的额定运行频率和电压；mi和ni为微源i的有功频率下垂曲线和无功电压下垂曲线的下垂系数，其中mi>0,ni>0，ωi_ref、Ei_ref为逆变器输出电压频率和幅值的参考值，pi和Qi为逆变器实时输出的有功和无功功率；
2)、各台逆变器的下垂系数需要根据其额定功率确定，即系统中有N台釆用下垂控制的微源，满足：
3)、根据1)和2)所述，当pi＝0时，下垂特性曲线的空载频率和空载电压分别为
各台逆变器下垂特性曲线的空载频率和空载电压相等，则新的下垂控制方程式可写为
4)、虚拟阻抗的引入会带来电压降，为了使系统电压维持在正常范围内，引入虚拟阻抗后，需要重新考虑E*的选取，计入虚拟阻抗对电压降的影响；忽略虚拟阻抗上的虚拟有功功率和无功功率损耗，得出以下公式：
由上式可以看出，虚拟阻抗上的电压跌落与微源的输出功率及虚拟阻抗值有关，当微源输出最大功率pmax+jQmax时，微源的输出端电压Uo达到最小值Uomin；当微源输出最小功率pmin+jQmin时，微源的输出端电压Uo达到最大值Uomax；E*的选取需要兼顾这两种情况下微源输出端电压的变化，则选取虚拟电压的参考值为：
5)、改进下垂控制均是f-p型下垂控制，但相比起频率f、功率p的测量精度较高，p-f型下垂控制较容易实现，并对p-f型下垂控制进行了改进，分别对有功功率下垂控制和无功功率下垂控制增加了限幅和虚拟惯性环节；
所述双模式平滑切换控制方法包括以下几个方面：
a)、对微电网电压的相位、幅值、频率进行同步调节，首先采用微电网预同期控制系统得到预同期频率偏差和电压偏差信号；
微电网预同期控制系统包含信号检测单元、合闸信号控制单元及微电网预同期控制单元，其中，信号检测单元实时检测PCC点两侧微电网和外部电网的电压频率、相角和幅值，此处采用基于二阶广义积分器的单同步旋转坐标系的锁相环(SOGI-SPLL)实现对微电网和外部电网电压的锁相；合闸信号控制单元根据检测的结果，判断微电网是否满足同期并网条件，当检测到同期并网条件满足时，合闸信号控制单元发出合闸指令，闭合微电网PCC点的静态开关STS，微电网预同期控制单元对检测单元检测到的外部电网和微电网的相角和电压幅值偏差进行相角偏差和电压偏差控制，微电网预同期控制原理如下式所示，通过对外部电网和微电网的相角偏差和电压幅值偏差进行PI调节，分别得到预同期频率偏差控制信号△ωsyn电压偏差控制信号△Esyn：
式中，θpccg、Upccg和θpccm、Upccm分别为公共连接点处主网和微电网的电压矢量的相位和幅值；
b)、将上述得到的预同期频率偏差控制信号△ωsyn电压偏差控制信号△Esyn同时发送给具有电压和频率调节能力的各个微源，从而对微电网的电压频率、相角和幅值进行调节，使其满足同期并网条件；
各微源逆变器接收微电网预同期控制单元下达的频率偏差控制信号和电偏差控制信号后，分别按照信号平移有功下垂曲线和无功下垂曲线：
c)、经过PI调节器的调节，达到稳定状态后，有：
检测到上式成立时，闭合并网打开STS，微电网将并网运行；
所述联网状态下的改进下垂控制方法是在所述孤岛下的改进下垂控制方法和双模式平滑切换控制方法的基础上增加联络线功率控制，如下式所示：
式中，依然为微电网EMS系统下达给微源i的基点功率，与孤岛运行状态下的值相同；和为调度系统下达的联络线功率的有功和无功参考值，pg和Qg为联络线功率的实际有功和无功值，这四个量需要依靠低速通信线路传输至各逆变器；kpp、kpi、kdp、kqi和为联络线有功功率控制和无功功率控制的PI参数；
增加联络线功率控制功能后，下垂特性可以表达为：
2.如权利要求1所述的基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，其特征在于：在2)中需设置各台逆变器的基点频率和基点电压相同，即
3.如权利要求1所述的基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，其特征在于：所述联网状态下的改进下垂控制方法中的当微电网孤岛运行时，pg、Qg均设置为0。
4.如权利要求1所述的基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法，其特征在于：在b)中需要指出的是，在并网瞬间，将△ωsyn和△Esyn锁存，相当于得到一个新的ω'*＝ω*+△ωsyn,E'*＝E*+△Esyn。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910412308.XA CN110212572A (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910412308.XA CN110212572A (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110212572A true CN110212572A (zh) | 2019-09-06 |
Family
ID=67787536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910412308.XA Pending CN110212572A (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110212572A (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111478310A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-07-31 | 山西大学 | 一种基于变下垂系数的直流配网虚拟惯性控制方法 |
| CN111697619A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-22 | 上海交通大学 | 微电网逆变器非计划离网控制切换方法及系统 |
| CN112003325A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-27 | 四川大学 | 一种逆变器并网平滑切除预同步控制器的方法 |
| CN112039118A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 微电网并网运行控制方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN112421675A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-26 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种基于电流源下垂的输出功率控制方法 |
| CN112436545A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-02 | 华能通榆团结风力发电有限公司 | 孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法 |
| CN112688362A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于改进下垂控制的逆变器并联控制系统及控制方法 |
| CN113890102A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-04 | 贵州电网有限责任公司 | 基于储能快速响应的配电网重要负荷平滑切换控制方法 |
| CN113964878A (zh) * | 2021-10-16 | 2022-01-21 | 浙江大学 | 一种基于下垂控制的电压源型发电单元预同步控制方法 |
| CN114447928A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-06 | 湖南大学 | 基于动态可重构虚拟电压参考单元的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法 |
| CN114552676A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-05-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种可调度型分布式能源系统构网控制方法 |
| CN115021312A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 | 一种分布式电源多模式综合控制的智能调控系统及方法 |
| CN115276092A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-01 | 福州大学 | 基于虚拟同步发电机的微网自适应双模式运行控制策略 |
| CN115498684A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-20 | 山东大学 | 孤岛微电网下垂控制参数的多阶段优化方法和系统 |
| CN116780629A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-19 | 武汉大学 | 一种含储能配电系统独立运行的平滑切换方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106684908A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-17 | 国网河南省电力公司郑州供电公司 | 一种微网中基于下垂特性的模式自适应电压源控制方法 |
-
2019
- 2019-05-17 CN CN201910412308.XA patent/CN110212572A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106684908A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-17 | 国网河南省电力公司郑州供电公司 | 一种微网中基于下垂特性的模式自适应电压源控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 鲍薇: "多电压源型微源组网的微电网运行控制与能量管理策略研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111478310A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-07-31 | 山西大学 | 一种基于变下垂系数的直流配网虚拟惯性控制方法 |
| CN111697619B (zh) * | 2020-06-09 | 2023-07-21 | 上海交通大学 | 微电网逆变器非计划离网控制切换方法及系统 |
| CN111697619A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-22 | 上海交通大学 | 微电网逆变器非计划离网控制切换方法及系统 |
| CN112003325A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-27 | 四川大学 | 一种逆变器并网平滑切除预同步控制器的方法 |
| CN112039118A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 微电网并网运行控制方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN112421675A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-26 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种基于电流源下垂的输出功率控制方法 |
| CN112436545A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-02 | 华能通榆团结风力发电有限公司 | 孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法 |
| CN112436545B (zh) * | 2020-11-02 | 2024-01-23 | 华能通榆团结风力发电有限公司 | 孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法 |
| CN112688362A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于改进下垂控制的逆变器并联控制系统及控制方法 |
| CN113964878A (zh) * | 2021-10-16 | 2022-01-21 | 浙江大学 | 一种基于下垂控制的电压源型发电单元预同步控制方法 |
| CN113890102A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-04 | 贵州电网有限责任公司 | 基于储能快速响应的配电网重要负荷平滑切换控制方法 |
| CN114447928A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-06 | 湖南大学 | 基于动态可重构虚拟电压参考单元的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法 |
| CN114552676A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-05-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种可调度型分布式能源系统构网控制方法 |
| CN114552676B (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-12 | 中国科学院电工研究所 | 一种可调度型分布式能源系统构网控制方法 |
| CN115021312A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 | 一种分布式电源多模式综合控制的智能调控系统及方法 |
| CN115276092A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-01 | 福州大学 | 基于虚拟同步发电机的微网自适应双模式运行控制策略 |
| CN115276092B (zh) * | 2022-08-11 | 2024-08-30 | 福州大学 | 基于虚拟同步发电机的微网自适应双模式运行控制策略 |
| CN115498684A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-20 | 山东大学 | 孤岛微电网下垂控制参数的多阶段优化方法和系统 |
| CN116780629A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-19 | 武汉大学 | 一种含储能配电系统独立运行的平滑切换方法及装置 |
| CN116780629B (zh) * | 2023-06-27 | 2024-02-20 | 武汉大学 | 一种含储能配电系统独立运行的平滑切换方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110212572A (zh) | 基于复合虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制方法 | |
| CN102185341B (zh) | 基于主从控制策略微网的主电源双模式运行控制方法 | |
| CN107342596B (zh) | 一种vsc-hvdc系统虚拟同步机控制结构及其方法 | |
| CN105186554A (zh) | 具有转动惯量和阻尼自趋优的超越虚拟同步发电机方法 | |
| CN110797891B (zh) | 一种双三相无刷直流电机的飞轮储能系统及其控制方法 | |
| CN112436545B (zh) | 孤岛/并网双模式下提升微电网运行稳定性的控制方法 | |
| CN107546771B (zh) | 高比例风光储接入配电网多模式自适应控制方法 | |
| CN106684908A (zh) | 一种微网中基于下垂特性的模式自适应电压源控制方法 | |
| CN111900710B (zh) | 一种并网型直流微电网协调控制方法 | |
| CN101499728A (zh) | 一种具有statcom功能的高压变频装置、控制方法及控制装置 | |
| CN103023132A (zh) | 一种采用储能变流器实现被动离网无缝切换控制方法 | |
| CN107465192A (zh) | 混合微网的变功率控制与直流电压控制方法 | |
| Kan et al. | Research on Grid-Connected/Islanded Control Strategy of PV and Battery Storage Systems as Emergency Power Supply of Pumping Storage Power Station | |
| CN110797899A (zh) | 带有动态无功补偿装置的直流系统及其控制方法 | |
| Rajderkar et al. | Enhancement of power system security by fuzzy based unified power flow controller | |
| CN113890102A (zh) | 基于储能快速响应的配电网重要负荷平滑切换控制方法 | |
| CN109687750B (zh) | 一种辅助电源系统的控制方法、系统及设备 | |
| CN112909998B (zh) | 一种柴发机组-逆变器并联供电系统暂稳态功率均分控制方法 | |
| CN111934354B (zh) | 一种模块化多电平换流器离网转并网控制方法和系统 | |
| CN112542850B (zh) | 基于主动功率平衡的多端直流配网电压无差控制方法 | |
| CN112564176B (zh) | 一种基于临时主从切换的微网预同步方法及系统 | |
| CN113765128A (zh) | 一种高压直挂式储能变流器 | |
| Xiaoliang | Application of an improved droop control strategy in micro-grid system | |
| Shang et al. | Hybrid Power Transformer Voltage Control Strategy for Grid-connected Photovoltaics | |
| Aluko | Modelling and performance analysis of doubly fed induction generator wind farm |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190906 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |