[发明专利]一种微电网电能质量分布式协调治理方法

权利要求书

1.一种微电网电能质量分布式协调治理方法，其特征在于：采用包括多逆变型分布式电源并联的孤岛微电网系统；其中多逆变型分布式电源并联的孤岛微电网系统包括若干个分布式发电单元、有源电力滤波器APF、分布式二次控制器、采样计算模块、DG母线、公共耦合点PCC、非线性不平衡负载、线性负载；所述若干分布式发电单元之间并联连接；所述若干分布式发电单元通过馈线连接所述DG母线；所述APF、所述采样计算模块、所述非线性不平衡负载及所述线性负载连接在所述DG母线与所述公共耦合点PCC之间；所述分布式二次控制器与所述采样计算模块连接；所述分布式发电单元包括依次连接的直流微源、三相全桥逆变电路、LC滤波电路、馈线，所述分布式发电单元还包括本地控制器、驱动保护模块，所述LC滤波电路与所述本地控制器连接；

所述采样计算模块对所述PCC点电压进行采样处理和计算，并将输出量通过低带宽通信传输至所述分布式二次控制器中，所述分布式二次控制器将产生的补偿参考值传送至所述本地控制器中，所述本地控制器输出量通过驱动保护模块驱动所述三相全桥逆变电路中的功率管的开通与关断。

2.根据权利要求1所述的一种微电网电能质量分布式协调治理方法，其特征在于，所采用多逆变型分布式电源并联的孤岛微电网系统操作方法为：

(1)采样计算模块对公共耦合点PCC电压v_abc进行采样计算以及dq坐标变换，得到dq坐标系下的PCC点基波正序电压基波负序电压以及h次谐波电压并通过低带宽通信LBC传送至分布式二次控制器中；其中，v_abc＝[v_a,v_b,v_c]^T，h为谐波的次数，h＝3,5,7；

(2)将PCC点基波正序电压基波负序电压h次谐波电压通过dq→αβ坐标变换以及有效值计算模块可得到αβ坐标系下的基波正序电压基波负序电压h次谐波电压

(3)将上述计算得到的电压通过电压不平衡因子与谐波畸变计算模块可获得然后将VUF、HD_h和其对应的参考值VUF^*、进行比较，差值经比例积分PI控制器后可得到补偿参考值最后再将补偿参考值传输至本地控制器中进行补偿；其中，补偿参考值的计算公式如下式所示：

Cdq1=(VUF*-VUF)·PI(s)·vdq1-;]]>

Cdqh=(HDh*-HDh)PI(s)·vdqh;]]>

(4)本地控制器中，实时检测LC滤波电路的滤波电容电压向量v_oabc，滤波电感电流向量i_Labc以及馈线电流向量i_oabc，其表达式如下式所示：

v_oabc＝[v_oa,v_ob,v_oc]^T；

i_Labc＝[i_La,i_Lb,i_Lc]^T；

i_oabc＝[i_oa,i_ob,i_oc]^T；

(5)通过abc→αβ坐标变换将滤波电容电压向量v_oabc，滤波电感电流向量i_Labc以及馈线电流向量i_oabc变换为αβ静止标系下的滤波电容电压向量v_oαβ，滤波电感电流向量i_Lαβ以及馈线电流向量i_oαβ，其表达式如下式所示：

v_oαβ＝[v_oα,v_oβ]^T；

i_Lαβ＝[i_Lα,i_Lβ]^T；

i_oαβ＝[i_oα,i_oβ]^T；

(6)分别提取两相基波电压v_oαβ，两相基波电流i_oαβ在αβ坐标系下的基波正序电压向量基波正序电流向量其表达式如下式所示：

voαβ+=[voα+,voβ+]T;]]>

ioαβ+=[ioα+,ioβ+]T;]]>

(7)基于三相电路瞬时无功功率理论，计算出逆变器输出的基波正序有功功率P⁺，基波正序无功功率Q⁺如下式所示：

P+=voα+ioα++voβ+ioβ+;]]>

Q+=voα+ioβ+-voβ+ioα+;]]>

(8)根据上述提取的基波正序电压向量基波正序电流可以得到由虚拟阻抗环产生的电压向量v_Vαβ＝[v_Vα,v_Vβ]^T如下式所示：

vVα=Rvioα+-Lvωioβ+;]]>

vVβ=Rvioβ++Lvωioα+;]]>

其中：R_v为虚拟电阻，L_v为虚拟电感；

(9)根据功率下垂控制特性，分别得到三相逆变器输出参考电压E^*和参考角频率ω^*，其公式如下式所示：

ω^*＝ω_n-k_pP⁺；

E^*＝E_n-k_qQ⁺；

其中：k_p为下垂有功比例系数，k_q为下垂无功比例系数，ω^*为参考角频率，ω_n为额定角频率，E^*为参考电压幅值，E_n为额定电压幅值；

(10)根据三相逆变器输出电压参考角频率ω^*和参考电压幅值E^*，计算出三相基波正序电压参考向量并做abc→αβ坐标变换，得到αβ坐标系下的参考电压其中，

(11)在APF与DG的协调补偿过程中，首先计算所有DG节点的总谐波畸变率THD_N(i)并与总谐波畸变率参考值THD_ref比较，如果实际的THD_N(i)大于参考值，则将T_i^h±,1-通过低带宽通信LBC传送至相对应DG的本地控制器中，合成各DG节点的参考电压值，因此，通过对n个DG的T_i^h±,1-求和，再求取平均值，可得到总的协调补偿率如下式所示：

Th±,1-=1-Σi=1nTih±,1-n;]]>

其中：T^h±,1-为总协调补偿率，T_i^h±,1-为DG_i的协调补偿率，通过积分控制器进行调节，其范围为0-1之间，n为DG的个数，由上式可以看出，当DG单独补偿PCC点电压时，然后，将上述总协调补偿率T^h±,1-通过低带宽通信传送至APF补偿控制器中；

(12)在APF与DG的协调补偿过程中，APF的输出电流i_APF对协调补偿效果影响较大，i_APF可由下式计算得到：

iAPF=iLh±,1--ish±,1-;]]>

其中：为负载端基波负序、谐波正负序电流，为DG端基波负序、谐波正负序电流；

(13)有源电力滤波器APF中，通过测量模块计算出各次谐波分量、基波正负序分量以及各次谐波畸变率，各次谐波畸变率与谐波畸变率参考值进行比较，差值经过比例积分PI控制器得到各次电导值由和v_abc可得到参考电流如下式所示：

iabc*=ΣhGh*·vabc;]]>

其中：h是谐波次数，为各次电导值，v_abc为PCC点电压；

(14)根据上述计算得到的参考电流以及PCC点电压v_abc和电流i_abc，由APF产生的参考补偿电压值如下式所示：

vabc*=vabc-LiΔT(iabc*-iabc);]]>

其中：L_i为APF电感，ΔT为采样周期；

(15)根据上述计算得到的参考补偿电压值通过abc→αβ坐标变换可得到αβ坐标系下的参考电压其中，

(16)采用上述计算得到的参考电压与求和后，减去v_Vαβ得到电压外环控制的参考电压用减去实际测量得到的滤波电容电压v_oαβ，将其差值送往多准比例谐振PR控制器中，得到电流环的参考值i_ref；

(17)将参考值i_ref与实际测量得到的电感电流i_Lαβ相减得到电流误差，将此误差送往电流内环进行控制，得到三相全桥逆变电路各桥臂的驱动脉冲，控制各个功率管的开通与断开。