基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略

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1、第38卷第24期电力系统自动化VOI．38No．242014年12月25日Autom~ionofElecWicPowerSystemsDec．25，2O14DOI：10．7500／AEPS20131231006基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略张东，卓放，师洪涛，耿志清，翟灏(西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市710049)摘要：分布式发电系统输出功率有很大的随机性，当接入采用下垂控制的微电网时，会导致孤岛微电网母线电压产生波动，这会对接入微电网中的负载产生不良影响。为了抑制分布式发电系统输出功率波动引起的微电网母线电压波动，提出了一种基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略，并进

2、行了仿真和实验验证。实验结果表明，在接入分布式发电系统后，采用基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略的微电网能够有效维持自身的稳定。关键词：微电网(微网)；分布式发电；下垂控制；自适应；孤岛0引言效地抑制逆变器输出功率变化带来的微电网电压波动。本文对基于下垂系数步长自适应的微电网控制近年来，分布式发电成为了未来能源的主要发策略进行仿真和实验，验证了此种控制策略的可靠展方向之一。然而分布式发电系统输出功率会产生性和有效性。波动，对传统的大电网造成冲击，降低电网运行的稳定性和可靠性。为了协调分布式发电与大电网之间1下垂控制的原理的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来以两台逆变器并联为

3、例，含有两台采用下垂控的价值和效益，近年来学者们提出微电网的概制的逆变器的微电网可等效为图1。念]。孤岛微电网的控制策略主要分为以下两种。①主从控制⋯3]。此种控制策略需要微电网中一台逆变器作为电压源为微电网提供电压参考，其他逆变器作为电流源并入微电网，可以为微电网提供可靠的参考电压，但是需要逆变器之间进行通信，限制接入微电网的分布式发电系统的距离。②下垂控图1含两个下垂控制逆变器的微电网原理图制n。]。此种控制策略借鉴同步发电机的运行特性Fig．1Simplifiedschematicformicrogridwithtwo来实现微电网的控制，无需采用通信线，系统结构简droopco

4、ntrolinverters单可靠，成本低廉，容易实现“即插即用”，但是微电图1中：U和U分别为逆变器1，2的空载电网母线电压幅值和频率会随着采用下垂控制的逆变压幅值；和。分别为逆变器1，2的空载电压与器输出功率的变化而变化，将会对敏感性负荷产生实际母线电压E0的相角差；R和R分别为逆不良影响。文献E8—10]分别对传统下垂控制进行了变器1，2的输出电阻与线路电阻之和；X和Xz分改进，能够有效减小微电网在负荷波动时母线电压别为逆变器1，2的输出感抗与线路感抗之和。在低幅值和频率的不稳定，但是不能消除电压幅值和频压微电网系统中，低压线路一般呈现阻性，本文中通率的偏移。过对逆变器闭环控制

5、器参数的合理设计_l1]及加入本文设计的基于下垂系数步长自适应的微电网虚拟阻抗等办法，使得逆变器输出阻抗为感性。由控制策略能够自动改变下垂系数的步长，这种控制此可得逆变器输出有功功率和无功功率可以表示策略不但具有传统下垂控制策略的优点，还可以有为[1213]：P======(1)收稿日期：2013—12—31；修回日期：2014—05—26。国家自然科学基金资助项目(51177130)；台达电力电子科教Q一(u-E)(2)发展计划重点资助项目(DREK2Ol1OO2)。一20一·绿色电力自动化·张东，等基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略式中：下标i取1或2。整Q／的下垂系数可以使微

6、电网母线电压的幅值由式(1)和式(2)可见，此时逆变器输出的有功不产生变化。功率主要与相角有关，逆变器输出的无功功率主要2．1下垂系数步长计算流程与幅值有关，因此通过对输出电压的相角和电压幅下垂系数步长自适应的计算流程如图3所示。值的控制来控制逆变器输出的有功功率和无功功率。下垂控制的微电网电压指令由下垂控制方程1416]产生，其表达式为：叫一∞一mP(3)U—U一是Q(4)式中：和忌分别为有功功率和无功功率的下垂控制系数；cU和U分别为逆变器空载输出电压的角频率和幅值；和U分别为逆变器输出电压的角频率和幅值。根据式(3)和式(4)可以得到微电网中P／，和Q／V的关系。以P／，为例，

7、P／厂之间的关系如图3下垂系数步长计算流程图Fig．3Calculatingflowchartofdroopcoefficient图2所示。withadaptivelystepschanging从图3可以看出，基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略首先实时采集逆变器输出电压，然后对逆变器输出电压进行修正，使其与母线电压相同，再通过对电压进行q变换来得到母线电压幅值以及利用软锁相环_l]得到微电网母线电压的频率，最后利用比例积分(PI)调节器形成对下垂系数的闭