[发明专利]一种微电网频率电压功率协同补偿方法

说明书

一种微电网频率电压功率协同补偿方法，属于分布式发电微电网领域。本发明解决了由于不平衡负荷引起的PCC电压不平衡，以及下垂控制导致的频率和电压幅值的偏差，电压变化引起的无功功率难以均分的问题。本发明引入电流的正序分量虚拟阻抗环，电压电流控制环采用比例谐振控制器，更精准的控制电压和电流，并采用二阶低通滤波器获取电压的正负序分量，在αβ坐标下获得电压不平衡补偿参考，实现PCC的不平衡电压补偿。由动态一致性算法得出全局的频率和电压幅值的平均值，得到补偿量，发送到一次控制进行补偿，消除频率和电压幅值的偏差；实现电压/频率恢复和正序无功功率的平均分配。本发明适用于微电网电压、频率和功率的补偿。

技术领域

本发明属于分布式发电微电网领域。

背景技术

微电网是可再生能源并网和就地消纳的有效途径，其控制方法是保证微电网稳定运行的关键(如文献：王成山,武震,李鹏发表在微电网关键技术研究[J].电工技术学报，2014，29(2)：1-12页)。由于不平衡负荷引起的公共连接点(point of common coupling，PCC)电压不平衡，以及下垂控制导致的频率和电压幅值的偏差，电压变化引起的无功功率难以均分等问题，严重影响系统的供电质量。

针对电压不平衡问题，名称为一个改善电能质量的有源滤波器综述的论文(发表在IEEE电力电子学报,2007年第22卷第2期:968-976页)提出采用有源电力滤波器，通过注入负序电压来实现电压不平衡补偿。

名称为孤岛下垂控制微电网自主电压不平衡补偿的论文，(发表在EEE工业电子学学报,2013年第60卷第4期:1390-1402页)提出在αβ坐标下，通过减少负序电压，实现逆变器出口电压的不平衡补偿。名称为孤岛下垂控制微电网电压不平衡补偿二次控制方案的论文，(发表在IEEE智能电网学报,2012年第3卷第2期:797-807页)提出在αβ坐标下通过注入补偿参考，实现了PCC电压的不平衡补偿。上述论文均未考虑各分布式电源之间的通信问题，因此，不能实现系统的协同控制。

针对频率和电压幅值偏差以及功率均分问题，为了获得更好的电压和频率调节能力，名称为下垂控制交直流微电网的分层控制-标准化的一般方法的论文)(发表在IEEE工业电子学学报,2011年第58卷第1期:158-172页)提出采用中央控制器，计算电压恢复项来补偿偏差，但这里假定了所有逆变器的输出电压均相等，这种假设很难达到。名称为具有电池管理能力的自适应下垂调节直流微电网的管理控制的论文，(发表在IEEE电力电子学报,2014年第29卷第2期:695-706页)提出自适应下垂控制来改善系统性能，但这里忽略了线路阻抗。名称为基于离散一致性的孤立直流微网自适应下垂控制的论文(发表在中国电机工程学报,2015年第35卷第0期1-11页)在考虑线路阻抗的情况下，提出了变虚拟电阻的自适应下垂控制策略，能够同时满足均流和调压要求。提出将负荷侧电压幅值作为参考量引入下垂控制的方案，即使在下垂增益较小的情况下依然能够保证无功出力的分配精度。

名称为一种改进的微电网无功控制策略的论文(发表在电力系统保护与控制,2013年41卷第7期:147-155页)针对交直流混合微电网提出了直流分层控制系统，采用了具有低带宽通信特点的公共控制器，实现了直流负荷的合理分配，并补偿了下垂控制带来的直流母线电压跌落。

名称为孤岛微电网的分布式二次控制的论文(发表在IEEE电力电子学报,2014年第29卷第2期:1018-1031页)

提出了一种能够有效恢复频率和电压偏差，同时保证无功功率均分的二次控制策略，但其通信网络较复杂，通信负担较大，任何两个单元之间均需进行数据交换，如果某个链路出现故障，将导致整个系统的补偿量不能准确得到。但上述文献均未同时考虑系统中接入不平衡负荷导致的PCC电压不平衡的补偿问题。

传统的二次控制采用MGCC，是一种集中式二次控制，控制器对MGCC有很强的依赖性。

发明内容