[发明专利]一种低压微网控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种低压微网，尤其涉及一种低压微网的控制方法。

背景技术

近年来，分布式发电技术以其能源利用率高、污染小、可靠性高等特点受到了广泛关注，其中分布式发电技术可充分利用多种可再生能源，为人类日益严重的能源和环境危机带来了曙光。近年来在各国政府支持下，分布式发电技术发展迅速，目前较为成熟的分布式发电技术包括光伏发电、燃料电池发电、微型燃气轮机发电、风力发电等。分布式电源并网方式可分为交流旋转电机直接并网和通过电力电子换流装置并网2种，后者在系统的电压、频率以及功率调节方面更加灵活。随着分布式发电技术的发展，多种分布式电源、储能装置、负荷及控制装置组合成独立的供电系统，以微网的形式接入大电网，利用控制的灵活性可实现其对大电网供电能力和电能质量的支撑作用。

在并网模式和孤岛模式下，微网要求对各分布式电源进行协调控制，以保证高效的潮流调节和电压稳定能力；为了进一步体现微网对大电网的支撑作用，要求协调控制同样具有模式切换功能，保证在失去外部供电后，微网对本地重要负荷的持续供电。

常见的控制方法如在并网和孤岛运行模式转换时进行了控制策略的切换，增大了控制器在切换过程中平滑过渡的难度，容易产生较大冲击；基于下垂控制的无差V-f控制，但是这种控制只能应用于一个主控分布式电源，不利于实现孤岛时各分布式电源功率的合理分配。

发明内容

为了克服微网运行模式变化时控制策略变换导致的微网过度不平滑的难题，本发明提出一种低压微网控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

本发明提出了无功功率控制环节的改进方法，实现了并网运行时基于下垂控制的恒功率控制，并提出了一种并网转孤岛运行时控制参数的调节方法，以减小脱网过程对微网系统的冲击。

低压微网控制方法包括：并网运行控制、孤岛运行控制和同步并网控制三个部分。

所述并网运行控制包括三环控制，最外环是无功功率控制环节，中间是P-f和Q-V下垂计算环节，最后是采用逆变器端口电压幅值PI调节的控制内环。

所述孤岛运行控制包括两环控制，外环是P-f和Q-V下垂计算环节，采用逆变器端口电压幅值PI调节的控制内环。

所述同步并网控制实现了微网孤岛运行向并网运行的过渡，利用公共连接点断路器两端电压幅值和相位差值作为反馈量进行PI调节。

本发明的有益效果是：实现了并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制方式。并在脱网过程中采用了控制参数自动调节机制，以减小微网大功率不匹配引起的电压波动，在维持分布式电源输出功率的前提下利用下垂控制完成微网的同步并网。本发明提出的控制方法能够有效地加快脱网过程中的电压调节速度，实现孤岛运行微网的平滑并网，降低运行模式变化给微网带来的冲击。

附图说明

图1下垂控制。

图2电压环控制。

图3相位并网控制。

图4幅值并网控制。

具体实施方案

图1中，和分别为无功功率PI调节后叠加生成的实际电压参考值和额定电压参考值；为输出无功功率参考值；和分别为无功功率PI控制的比例参数和积分参数。图1中，采用Q-V下垂控制策略，形成了三环控制系统结构，最外环是无功功率控制环节，中间是P-f和Q-V下垂计算环节，最后是采用逆变器端口电压幅值PI调节的控制内环。三环控制系统结构实现了低压微网并网运行时基于下垂控制的间接功率控制。

本发明的下垂控制内环采用电压有效值内环，电压有效值内环能够采用比例积分环节快速实现无差调节，控制参数易于设计。图2中：为逆变器端口直流电压；为滤波器参数，为电压有效值采样延迟时间。为了使微网系统在稳态运行或是小扰动下保持较小的电压脉动，要求电压控制器具有平缓的动态过程，保证系统的稳定性。而在电网模式切换的剧烈动态过程中，要求控制器具有较大的比例和积分参数，从而使电压指令快速变化，电压内环获得较好的动态性能。

同步并网控制是微网孤岛运行向并网运行过渡的重要前提。孤岛状态下微网的并网控制和传统发电机并网要求相同，都需要公共连接点两端电压的幅值、频率和相位完全一致。图3和图4中，在不改变基本控制结构的基础上，利用公共连接点断路器两端电压幅值和相位差值作为反馈量进行PI调节，叠加得到新的频率和幅值参考项。图中分别为大电网和微网在公共连接点处的电压相位、幅值。