引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制-论文.pdf

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1、江苏电机工程2014年7月JiangsuElectricalEngineering第33卷第4期39引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制黄春燕(南通供电公司，江苏南通226000)摘要：下垂控制是微电网常用控制方法之一。文中分析了线路功率传输特性．表明在传输线路呈阻性的低压微电网中。采用P_r和Q—下垂控制会造成功率控制耦合：通过改变控制器参数使得逆变器等效输出阻抗呈感性的方法效果不佳。文中引入“虚拟阻抗”的思想，在逆变器的输出端模拟出一个大小可控的虚拟电抗，保证线路呈感性，并对Q一控制曲线进行修正。以保证电压稳态精度

2、。将改进下垂控制与传统下垂控制在PscAD／EMTDc中进行仿真对比。结果表明，改进下垂控制的无功分配效果更好。关键词：微电网；微电源；逆变器；下垂控制：虚拟电抗中图分类号：TM72文献标志码：B文章编号：1009—0665(2014)04—0039—05微电网是解决分布式电源(DG)并网的有效途径[1]。根据不同种类微电源的输出特性．微电源的控-_j制方法有下垂控制、控制和控制。下垂控制T1LL模拟传统发电机的下垂特性来实现并联控制．利用厂和p～V下垂特性实现对有功和无功的解耦控制t3]。w～但啪p—V下垂控制适用的一个

3、前提条件是线路J一m~TI’I‘TT：l’l‘'TTT的电抗远大于其电阻R．而在低压微电网中线路电阻值通常大于线路电抗值，功率传输P_O-v的图1DG并网逆变器结构对应关系不再存在．逆变型微电源并联运行采用下垂图l中，dc为DG直流侧电压；1为并网逆变器控制将无法实现功率的正确分配交流侧输出电流；为滤波电感；为滤波电容电压。也为避免功率控制耦合现象．有些学者提出虚拟同是DG输出电压(忽略滤波电阻)；d为滤波电容电流；步旋转轴的解耦控制策略。文献[5]提出虚拟有功C为滤波电容；i为DG输出电流；尺L1为DG并网传输无功传输控

4、制的方法．利用正交矩阵变换将实际的线电阻；u为DG并网传输线电抗：为微电网交流母值转换为虚拟值。文献[6]提出可以在逆变电线电压。源输出端和负载之间串联一个大的电感或者安装隔1．2并网逆变器控制原理离变压器，以保证逆变电源到负荷之间的阻抗为感逆变器控制方法由最初的无环控制]．改进成单环性，这样尸L厂平Ⅱ9一下垂控制的前提条件就能够满足控制]，现在常采用电压电流双环控制m川。选择滤波了，但是电感的投入增加了系统的体积和成本．当输电容电流作为控制变量构建电流内环．选取滤波电容电出电流中含有高次谐波成分时．电感上将产生很大的压作

5、为控制变量构建电压外环电压外环能够保证DG谐波压降，从而使输出电压失真严重。文献[7]通过设输出电压的稳定。同时给电流内环提供电流参考值：电计控制器参数使输出阻抗呈感性，但是阻抗大小不能流内环按照电压外环输出的电流参考值进行电流控制．确定对非线性负载扰动的适应能力增强．输出电压的谐波含1DG并网逆变器结构及控制原理量小。电流内环采用比例(P)控制。电压外环采用比例一积分(PI)控制．简化的双环控制系统结构如图2所示。1．1DG并网逆变器结构微电网由DG、储能装置、负荷、传输线路和控制系统等元件和模块组成。绝大多数DG通过逆

6、变或者整流／逆变的电力电子变换器接人微电网母线假设DG直流侧装设有储能装置，因此可将DG并网逆变器侧电压视为一个恒定值．则DG并网逆变器结构如图2简化的双环控制系统结构图I所示图2中，，K。是外环比例积分系数，K是内环比例收稿日期：2014—01—17；修回日期：2014—02—22系数，KwM是逆变器放大系数。以耐为输入，为输40江苏电机工程出，可以得到电压环传递函数：Qk-(7)Vl=KKPKPwMs+KKIKPwMAr———————————————一1耐一￡1C1s+K、vMCls+(KKPwM+1)s+KKIKPw

7、M在低压配电系统中，传输线路电阻通常大于电抗，2即R“；考虑到功率角通常很小，则式(4)和式——丁3————广2——————～(＼1‘、／(5)化简为：L1Cls十KKPwMC1s+(KKPKPwM+1)s+KKIKPwM该传递函数的前半部分体现了控制系统的稳定：(8)n性．后半部分体现了负载电流所产生的扰动的影响．可简化为：=一(9)1LUV1=G(s)1f—Zn(s)，l(2)由此可见，低压、高压系统的功率传输表达式有所式(2)中：G(s)为电压比例增益传递函数，理想情况下不同．从而下垂控制的表达式也有所不同。当线路传

8、输C(s)=1；(s)为逆变器等效输出阻抗。线阻抗中电抗远大于电阻时，采用有功一频率(P和由式(1)可知，互(s)不仅与滤波器参数有关，还无功一电压(p—V)的解耦控制方式；反之采用有功一与控制器参数有关．当滤波器参数确定时，可以通过设电压(P)和无功一频率(Q的解耦控制方式。根据计合适的控制器参数，使