低壓微網多逆變電源的綜合控制策略設計

李培強 谷勇欽 李欣然 邵錕 潘遠 王繼飛

摘要：針對微電網通常是接入低壓配電網的情況，分析了低壓微電網輸電線路與傳統高壓輸電線路阻抗比的差異，對低壓微網功率傳輸進行了理論修正.在此基礎上采用不同的控制策略對低壓微電網進行綜合控制，聯網模式下為了執行支撐本地電壓和調節饋線潮流，微電源采用PQ控制策略；孤島模式下為確保負荷能各自快速分擔負載和電壓頻率穩定，微電源采用電壓頻率V/f下垂控制.為保證逆變器輸出阻抗與線路阻抗相匹配，在逆變器控制策略中引入阻性虛擬阻抗，根據低壓線路參數呈阻性的特點，對傳統高壓大電網下垂特性進行修正，通過旋轉坐標正交變換矩陣，對電壓頻率V/f下垂控制進行了改進，使得傳統的V/f下垂控制得以擴展應用于低壓微網中.仿真驗證分析，證明了低壓微電網系統下設計的綜合控制策略能夠保證系統與運行的穩定性和可靠性.

關鍵詞：低壓微網；PQ控制；V/f下垂控制；阻性虛擬阻抗；旋轉坐標；孤島模式

中圖分類號：TM91 文獻標識碼：A

為協調大電網與分布式電源間的矛盾[1]

4仿真分析

為了驗證本文所提出的方法，搭建了共有3（n=3時）臺逆變器的低壓微電網系統如圖1所示，微網中各逆變器的參數見表2和表3，根據微電源控制圖和電路模型，利用MATLAB R2011a/Simulink進行了仿真分析，為了便于分析，將微電源用直流電壓源代替.

由仿真波形圖可知，采用V/f下垂控制方法的DG的輸出電壓頻率在經過短時間的震蕩后，其頻率能夠穩定在50 Hz，三相輸出電壓幅值能夠恒定在其基準附近（本文仿真采用標么值，穩定在1附近）.當2 s時投入load3時，逆變器輸出的有功功率和無功功率發生變化，發出的有功功率和無功功率均增大，相應地，逆變器輸出電流增大，但能保持其電壓穩定在基準值附近.由以上分析可知，采用本文提出的V/f下垂控制的DG輸出的實時功率能夠快速穩定有效地追蹤系統內負荷的變化，從而維持孤島系統內的電壓和頻率穩定.

5結論

微電網的基本運行依賴于各個微電源，微電網存在兩種運行方式.本文在不同的運行模式下，設計了低壓微電網逆變電源的綜合控制策略.在聯網的模式下，微電源采用PQ控制，使得微電源發出指定的功率，且能夠保證不改變低壓配電網的電壓水平；在孤島模式下，采用V/f下垂控制策略，根據低壓線路參數呈阻性的特點，對傳統高壓大電網下垂特性進行修正，通過旋轉坐標正交變換矩陣，對電壓頻率V/f下垂控制進行了改進，使得傳統的V/f下垂控制得以擴展應用于低壓微網中，并能保證當系統功率變化時微電源與負荷之間的功率平衡，而對受外界條件影響較大的微電源，即功率源型微電源依舊采用PQ控制.通過MATLAB/Simulink仿真，驗證了控制策略的正確性與有效性，為后續工作奠定了基礎.

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