[发明专利]基于撑网逆变器的交流微电网协调控制方法

说明书

一种基于撑网逆变器的交流微电网协调控制方法，采用扩散算法，通过本地和相邻逆变器的信息得到电压和功率的估算值，电压调节器将逆变器的输出电压调控为额定值。在无功功率调节器中，估算出的无功功率可作为电流源型撑网逆变器的参考值，或用于产生电压源型逆变器的电压修正项，实现无功功率按比例分配。在有功功率调节器中，估算出的有功功率可视为电流源型撑网逆变器的参考值，或用于电压源型撑网逆变器调控频率，实现有功功率按比例分配。

技术领域

本发明涉及交流微电网控制技术领域，尤其是涉及一种在撑网逆变器并联运行模式下利用扩散算法的交流微电网协调控制方法。

背景技术

微电网是一种能有效整合和高效利用分布式可再生能源、储能、负荷的重要形式。由于分布式电源输出特性各异，多以电力电子逆变器为接口并入微电网，从而构成了微电网多逆变器环境。根据逆变器的运行模式，将其划分为组网逆变器，馈网逆变器，和撑网逆变器。撑网逆变器应用了下垂机制，是组网逆变器和馈网逆变器的一般形式，可分为电压源型和电流源型。电压源型撑网逆变器能够在孤岛模式下为系统提供电压和频率支撑，而电流源型撑网逆变器能够追随分布式电源的最大功率输出，提高功率的利用率。目前所提的控制策略多是基于电压源型撑网逆变器的交流微电网系统，并不适用于基于电压源型和电流源型撑网逆变器并联运行的交流微电网。

下垂控制能够通过调节逆变器的频率以及电压，在不依赖通信的条件下实现功率按比例分配。但下垂控制也存在很多弊端，如1)系统的电压和频率偏移；2)无功功率在线路阻抗不匹配时无法按比例分配。目前，针对下垂机制中存在的电压/频率偏差和功率分配问题，通常由二层控制在相对较长的时间尺度内消除，但依然无法从根本上解决下垂控制的缺点。因此需要提出不依赖下垂机制的控制策略。

不依赖下垂机制的控制策略结合了一层控制和二层控制，在实现平均电压和频率恢复的同时实现功率按比例分配。而分布式控制方式利用稀疏通信网络与相邻网络交换信息，在某些通信链路故障时也能保持系统功能正常，有利于未来微电网的拓展和分布式电源的“即插即用”。此外，扩散算法是分布式网络进行信息交互、全局信息估计的有效方法。相比于一致性算法，扩散算法具有更快的收敛速度和较低的均方差，能更好地解决分布式估计和自适应问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于撑网逆变器的交流微电网协调控制方法。各控制器采用分布式控制方式，不需要中央控制器，只需要本地和相邻节点的信息，利用扩散算法估算出全局的平均电压和功率，并据此给出电压和频率的调整信号，以及功率的参考值，在实现平均电压和频率恢复的同时实现功率按比例分配。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于撑网逆变器的交流微电网协调控制方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

1)将多种分布式电源通过电压源撑网逆变器和电流源型撑网逆变器接入微电网，所述的撑网逆变器的控制器包含电压调节器、有功功率调节器、无功功率调节器、以及建立各分布式控制器之间的通信网络，所述的电压调节器、有功功率调节器和无功功率调节器分别具有扩散算法#1、扩散算法#2、扩散算法#3，根据本地和相邻节点的信息估算全局的平均值，实现电压/频率控制和功率分配；

2)测量本地的所有I个撑网逆变器中每个逆变器输出的有功功率p_i和无功功率q_i，选择任意一个逆变器的有功功率和无功功率并分别命名为p₀和q₀；则第i个撑网逆变器的标准有功功率p_normi和标准无功功率q_normi分别表示为：

式中，下标i表示第i个撑网逆变器；m_i和n_i分别是第i个撑网逆变器的有功功率比例常数和无功功率比例常数；故所有I个逆变器输出的有功功率分配比例有功功率分配比例和无功功率分配比例分别为：