基于下垂控制的微电网新型控制策略

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1、第33卷第8期可再生能源Vol.33No.82015年8月RenewableEnergyResourcesAug.2015基于下垂控制的微电网新型控制策略李红萍，杨洪耕，张浩（四川大学电气信息学院，四川成都610065）摘要：文章提出一种适用于低压微电网运行的新型正弦虚拟有功-频率下垂控制策略。首先，通过坐标旋转变换实现功率的解耦控制，使传统下垂控制能够扩展应用到低压微电网中。然后，采用正弦虚拟有功-频率下垂控制，无须下垂限幅控制环节即可保证逆变器功率输出在功率限值范围之内，并且改进的控制策略在额定功率附近下垂系数比较大，可减小无

2、功分配误差。最后，以Matlab/Simulink为仿真平台建立微电网仿真模型，仿真结果验证了所提改进控制策略的正确性和可行性。关键词：微电网；虚拟坐标变换；正弦下垂控制；最大功率中图分类号：TK519文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）08-1148-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.08.0050引言为了限制逆变器最大功率输出，文献[10]提以储能装置、能量转换装置、保护装置和负荷出在下垂控制基础上加入功率限制环节。文献等设备组成微电网技术在能源需求和环境保护双[11

3、]为限制电压和频率边界值，设定逆变器最大[1]，[2]重压力下得到广泛关注和研究。微电网可与本下垂系数。为实现逆变器之间功率均分问题，文献地负荷组成一个整体，利用柔性控制技术与电网[12]提出调整逆变器的下垂控制系数可改善无功并网运行，与分布式电源（DistributedGenera-功率分配偏差问题，但过大的下垂系数会导致逆tion，DG）直接并网相比，微电网对电网的冲击影变器输出点电压和公共连接点（PCC）电压降落，[3]响较小。分布式电源如光伏发电、风力发电和燃甚至影响微电网的运行稳定性。料电池发电等通过逆变器接口连接到电网

4、，可运本文主要研究孤岛型微电网中逆变器并联运[4]，[5]行于并网与孤岛两种模式。当微电网孤岛运行行控制。针对微电网中逆变器并联运行中需加功时，根据本地相关信息控制分布式电源主要采用率限制控制环节和功率分配偏差较大问题，提出下垂控制方法，维持电压和频率稳定在限值范围了改进正弦虚拟有功-频率下垂控制。为使下垂内。下垂控制策略因其无需通信传输以及能够即控制适用于阻抗比值较大的低压微电网，首先将[6]插即用的性能得到广泛的应用。功率进行坐标旋转变换，实现功率的解耦控制，再由于低压微电网中，线路阻抗比值较大，采用使用改进正弦虚拟有功-频率

5、下垂控制。该方法传统下垂控制出现功率耦合问题。为解决这类问在额定功率附近下垂系数较大，能够减小功率分题，国内外研究人员对传统下垂控制进行了改进。配偏差，且不影响系统稳定性；较大负荷功率时，文献[7]提出本地线路阻抗比值较高情况下采用DG在无最大功率限制环节下，能够控制最大输反下垂控制策略。文献[8]，[9]为解决传统下垂控出功率，使有功和频率控制在限值范围内。制无法扩展应用到高阻抗比的低压微电网中的问1微电网结构和传统下垂控制题，提出P，V，Q，ω控制策略，以达到有功和无功1.1微电网结构功率解耦目的，但是此方法与传统发电机下垂特

6、微电网中微电源的等效结构示意图如图1所性不兼容，微电源并网时容易导致系统不稳定，影示，微电源连接到电网并网运行或直接给负荷供响系统稳定运行。电孤岛运行。收稿日期：2015-01-17。作者简介：李红萍（1990-），女，硕士研究生，研究方向为分布式发电技术，微电网和主动配电网的运行与分析。E-mail：lihongping86@126.com通讯作者：杨洪耕（1949-），男，教授，博士生导师，主要从事电能质量、无功电压控制、智能电网等方面科研工作。·1148·李红萍，等基于下垂控制的微电网新型控制策略传统的微电网下垂控制模拟了高

7、压大电网同LiLioZln步发电机接口运行特性，实现微电源电压、频率和至电网Udc功率的控制，控制方程为或负载iωi=ω0-miPiCi（3）uiCuoUi=U0-niQiN式中：ω0，U0分别为各DG电压额定角频率和额定SPWM控制器幅值；Pi，Qi分别为DG实际输出有功功率和无功图1微电源结构示意图功率；mi，ni分别为有功下垂系数和无功下垂系Fig.1Structurediagramofthedistributedgeneration数；ωi，Ui分别为DG实际输出的电压角频率和幅图中：Udc为等效直流源；L，C分别为滤波电

8、值。感和电容；Zln为微电源所连接线路阻抗；iL，iC，io传统下垂控制框图如图3所示。分别为流向线路中电感电流、电容电流和DG输P0ω0出电流；ui，uo分别为逆变器输出电压和电容电uoabcuodqpωcPωuodiod+uoqioqms+ωc