微电网中的有功功率和无功功率均分控制

微电网中的有功功率和无功功率均分控制

董一杰,李领南,张纯江,郭忠南

(河北省电力电子节能与传动控制重点实验室,燕山大学,河北省秦皇岛市066004)

摘要:针对在单元输出功率控制(UPC )和馈线潮流控制(FFC )模式下,分布式电源(DG )

之间的有功功率和无功功率均分控制进行了分析三在UPC 模式下,DG 输出的有功功率恒定,能够跟随给定值实现有功功率均分;在FFC 模式下,DG 所在馈线上的潮流值恒定能够跟随给定值,实现微电网和大电网之间的潮流交换恒定三但是受线路阻抗和本地负荷等的影响,DG 的输出电压值不同,进而产生无功环流三针对这一问题,文中提出了一种抑制无功环流的控制策略,该策略是在无功电压下垂控制中加入电压补偿环节,以达到抑制无功环流的目的,该方法有效消除了逆变器之间的无功环流三针对线路阻抗和本地负荷不同时对微电网中无功环流的影响进行了分析,并分别进行了仿真,验证了该控制策略的有效性和可行性三关键词:微电网(微网)

;无功环流;功率均分;馈线潮流控制;单元输出功率控制收稿日期:2015-06-05;修回日期:2016-01-26三上网日期:2016-04-08三

国家自然科学基金资助项目(514771487);河北省自然科学基金资助项目(E2013203380)

三0一引言

近年来,微电网的发展受到国内外学者的广泛关注三微电网作为一种新型发电系统,无论是孤岛运行还是并网运行,都应该满足其内部负荷的功率需求,微源之间的协调控制和微电网系统的稳定性是微电网稳定运行的重要环节三在微电网中一般存在多个逆变器,由于受线路阻抗和本地负荷等的影响,逆变器的输出电压会有差异,从而导致逆变器之间产生无功环流三因此,如何抑制逆变器之间的无功环流一直是微电网研究的热点问题之一三为了实现并网时大电网和微电网之间的潮流交换恒定(即微电网可以视为大电网的可控负载)和孤岛时负荷变化不影响微电网系统频率的目的,在本文中分布式电源(DG )应采用馈线潮流控制(FFC )

和单元输出功率控制(UPC )

模式[1-4]

三在这两种控制模式下,DG 输出的有功功率能够跟随给定值,

实现功率均分三但是受线路阻抗和本地负荷不同的影

响,DG 之间存在无功环流,国内外学者针对无功环流问题也提出了很多控制策略三文献[5]

提出逆变器采用FFC 和UPC 控制策略,在这种控制模式下,

DG 输出的有功功率和DG 所在馈线上的有功潮流都能准确跟踪功率给定值,但是该文献并没有考虑

逆变器之间的无功环流问题三文献[6]

提出了一种基于虚拟阻抗的改进功率下垂控制方法,在Q /V 下垂特性中增加了一个积分环节,使得无功功率分配与等效阻抗解耦,提高了功率均分精度,具备较强的鲁棒性,但是该方法对DG 的输出电压有很大影响,而且无法完全消除无功环流三文献[7]提出了一种基于虚拟同步发电机运行的多逆变器环流抑制方法,克服了输出功率和输出阻抗的影响,改善了功率计算环节引起的滞后作用,通过重新设计下垂系数实现了逆变器之间的功率均分和空载环流抑制三文

献[8]

提出了一种自适应调节下垂系数的方法,将基准逆变器的输出功率与各DG 的输出功率相比较,并自适应地调节各逆变器的下垂系数,该方法有效减小或消除了由线路阻抗和本地负荷不一致引起的系统环流,实现了功率均分,但是该方法在计算下垂

系数时需要通信,不利于系统的设计三在文献[9]

中,并网时通过比例 积分(PI )调节器补偿线路上的压降以实现零稳态无功调节,孤岛时将ΔE /Q 作为下垂系数提高无功均分精度,该方法能改善负荷分配效果,但是不能完全消除无功环流三虚拟阻抗的加入也可以在一定程度上提高功率均分的精度[10-11]

三文献[12]通过注入一个小的有功功率干扰来实现无功功率均分,该方法在提高无功功率均分

的精度上具有一定的效果三

为了减小甚至消除逆变器之间的无功环流,本文提出了一种抑制无功环流的控制策略,该控制策略是在各DG 的无功功率实际输出值和无功功率给

9Vol.40No.10Ma y .25,2016

DOI :10.7500/AEPS20150605002