一種基于電流增量投影的適用于純電阻負荷的新下垂控制設計方法，是將逆變器頻率固定在50Hz不變，通過設計逆變器輸出電流相量的增量在公共連接點電壓相量方向上的投影與有功功率增量的下垂曲線，以及逆變器輸出電流相量的增量在公共連接點電壓相量垂直方向上的投影與無功功率增量的下垂曲線，經過計算得到逆變器的有功無功參考值，再采用PQ控制使逆變器發出指定的有功和無功，使孤網時系統純電阻負荷的變化由各逆變器按照容量大小來承擔，從而有效保證了微電網在孤網運行時電壓和頻率的穩定。本方法突破了傳統下垂特性必須要固定電壓相角的機組作為參考機的限制，能使微電網在孤網狀態下穩定運行。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微電網運行與控制領域，具體是一種基于逆變器輸出電流增量投影的新下垂控制設計方法，該方法可以使各逆變器能在微電網能在孤網運行時按照設定的下垂曲線斜率承擔系統純電阻負荷的變化，從而有效保證了微電網在孤網運行時電壓和頻率的穩定。
技術介紹
微電網是一種可將各種小型分布式電源組合起來為當地負荷提供電能的低壓電網。它具有并網和孤網兩種運行模式，能提高負荷側的供電可靠性。微電網在并網運行時大多采用PQ控制，系統的頻率和電壓由大電網維持穩定，但是在孤網狀態下失去了大電網的頻率和電壓支撐，需要微電網自行調節電壓和頻率。因此需要設計良好的控制策略來使得微電網在孤網運行時保持電壓和頻率穩定。目前微電網在孤網運行時主要的電壓頻率控制方法有兩種一是主從控制，二是對等控制。其中主從控制是指在孤網狀態由一個分布式電源作為主控制源，采用恒壓恒頻控制(Vf控制)，系統中所有負荷的增減都由該分布式電源來承擔，但是該控制方法對這個主控分布式電源要求較高，其容量必須很大且穩定性很強。而當采用對等控制時，每一個分布式電源的地位都是平等的，通過模擬傳統同步發電機的一次調頻下垂特性，在合理設計各分布式電源下垂特性的基礎上，完成功率分配。傳統下垂特性大多是將有功功率P和系統頻率f，無功功率Q和系統電壓u之間聯系在一起，對每個分布式電源設計P-f下垂曲線和Q-U下垂曲線，將系統的負荷變化按照下垂曲線的斜率分配給各分布式電源。一個典型的逆變器孤網系統如附附圖說明圖1所示，逆變器的直流側用恒壓源來模擬，逆變器輸出電壓通過LC濾波器后對負荷供電。對該逆變器孤網系統所設計的P-f下垂曲線和Q-u下垂曲線如附圖2和附圖3所示，其中P為逆變器發出的有功功率，Q為逆變器發出的無功功率，f為系統頻率，u為負荷相電壓的幅值，fn為系統的額定頻率，fmin為系統允許的最小頻率，Pn為逆變器發出的額定有功功率，Pmax為逆變器允許發出的最大有功功率，Un為負荷的額定相電壓幅值，Umin為負荷所允許的最小相電壓幅值, Qmax為逆變器能夠發出的最大無功功率。其具體實現方法可以分為以下4個步驟來完成第I步計算兩條下垂曲線的斜率P-f下垂曲線的斜率為kpf，Q-U下垂曲線的斜率為kqv 權利要求1.，其特征在于，該方法按照如下步驟進行 步驟(I)計算逆變器輸出電流相量增量A }在公共連接點電壓相量上的投影A Ip和逆變器輸出電流相量增量在公共連接點電壓相量^垂直方向上的投影A Iq,A Ip= A Igcos 9 (I)A Iq= A Igsin 9 (2) 其中，0為相量A>超前相量的角度，相量的幅值為AI， 步驟(2)設計下垂特性 對孤網系統中的逆變器設計各自的有功和無功下垂特性，設P表示逆變器發出的有功功率，Q表示逆變器發出的無功功率，A Ipn表示A Ip的額定值，A Ipmin表示AIpK允許的最小值，Pbn表示逆變器N的有功額定功率，Pimxn表示逆變器N的最大可發出有功功率，A Iqn表示A Iq的額定值，A Iqmin表示A Iq所允許的最小值，Qiin表示逆變器N的無功額定功率，QmaxN表示逆變器N最大可發出的無功功率， 步驟(3)計算下垂曲線的斜率 設kPN示逆變器N的有功下垂曲線斜率，1%表示逆變器N的無功下垂曲線斜率2.根據權利要求1所述的，其特征在于， Ca)將系統頻率固定在50Hz不變； (b)對逆變器N設計逆變器輸出電流相量的增量在公共連接點電壓相量方向上的投影與有功功率增量的下垂曲線，以及逆變器輸出電流相量的增量在公共連接點電壓相量垂直方向上的投影與無功功率增量的下垂曲線，下垂曲線由下式表達 PrefN — PnN+kpN ( ^ Ipn_ ^ Ipmin) ( ) QrefN — QnN+^QN ( ^ Iqn_ ^ Iqmin) ( 8 ) (c)通過下垂曲線得到有功功率和無功功率參考值后，通過PQ控制使逆變器發出的有功和無功跟隨參考值。全文摘要一種，是將逆變器頻率固定在50Hz不變，通過設計逆變器輸出電流相量的增量在公共連接點電壓相量方向上的投影與有功功率增量的下垂曲線，以及逆變器輸出電流相量的增量在公共連接點電壓相量垂直方向上的投影與無功功率增量的下垂曲線，經過計算得到逆變器的有功無功參考值，再采用PQ控制使逆變器發出指定的有功和無功，使孤網時系統純電阻負荷的變化由各逆變器按照容量大小來承擔，從而有效保證了微電網在孤網運行時電壓和頻率的穩定。本方法突破了傳統下垂特性必須要固定電壓相角的機組作為參考機的限制，能使微電網在孤網狀態下穩定運行。文檔編號H02J3/14GK103001229SQ201210466519公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日專利技術者黃秀瓊, 黃少偉, 李凡, 吳翔宇, 趙敏, 沈沉, 陳來軍, 孫藝敏, 奉斌, 王奎, 楊藝云, 丁若星, 陳衛東, 高立克 申請人:廣西電網公司, 清華大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于電流增量投影的適用于純電阻負荷的新下垂控制設計方法，其特征在于，該方法按照如下步驟進行：步驟（1）計算逆變器輸出電流相量增量在公共連接點電壓相量上的投影ΔIp和逆變器輸出電流相量增量在公共連接點電壓相量垂直方向上的投影ΔIq，ΔIp=ΔIgcosθ??（1）ΔIq=ΔIgsinθ??（2）其中，θ為相量超前相量的角度，相量的幅值為ΔI，步驟（2）設計下垂特性對孤網系統中的逆變器設計各自的有功和無功下垂特性，設P表示逆變器發出的有功功率，Q表示逆變器發出的無功功率，ΔIpn表示ΔIp的額定值，ΔIpmin表示ΔIp所允許的最小值，PnN表示逆變器N的有功額定功率，PmaxN表示逆變器N的最大可發出有功功率，ΔIqn表示ΔIq的額定值，ΔIqmin表示ΔIq所允許的最小值，QnN表示逆變器N的無功額定功率，QmaxN表示逆變器N最大可發出的無功功率，步驟（3）計算下垂曲線的斜率設kPN示逆變器N的有功下垂曲線斜率，kQN表示逆變器N的無功下垂曲線斜率kPN=ΔPΔIp=PmaxN-PnNΔIpn-ΔIpmin---(3)kQN=ΔQΔIq=QmaxN-QnNΔIqn-ΔIqmin---(4)步驟（4）根據下垂曲線計算有功和無功功率的參考值設逆變器N的有功功率參考值為PrefN，無功功率參考值為QrefN，則根據下垂特性計算如下：PrefN＝PnN+kPN(ΔIpn?ΔIpmin)??（5）QrefN＝QnN+kQN(ΔIqn?ΔIqmin)??（6）步驟（5）控制逆變器N發出的有功功率和無功功率跟隨參考值在步驟（4）計算出功率參考值的基礎上，通過PQ控制策略控制逆變器N發出的功率跟隨參考值，最終完成系統有功功率和無功功率的平衡。FDA00002423936700011.jpg,FDA00002423936700012.jpg,FDA00002423936700013.jpg,FDA00002423936700014.jpg,FDA00002423936700015.jpg,FDA00002423936700016.jpg,FDA00002423936700017.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃秀瓊，黃少偉，李凡，吳翔宇，趙敏，沈沉，陳來軍，孫藝敏，奉斌，王奎，楊藝云，丁若星，陳衛東，高立克，
申請(專利權)人：廣西電網公司，清華大學，
類型：發明
國別省市：
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