发明专利｜一种双层结构的微电网群电压控制方法

[0021] 图1为微电网群结构图。

[0022] 图2为第一层控制结构框图。

[0023] 图3为第二层控制结构框图。

[0024] 图4为微电网群接入不平衡负载时的实验波形图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1是微电网群结构图，微电网群由5个子微网(简称微网)组成，其中子微网1和子微网2是三相微网，子微网3、子微网4和子微网5是单相微网并且它们嵌套子微网1中，分别单独接在子微网1的A、B、C三相。整个微电网群通过断路器与配电网相连。当断路器断开时，整个微电网群即切换为孤岛运行。此时子微网(2、3、4和5)仍然接在子微网1中，由子微网1为整个微电网群提供电压和频率支撑。

图2是第一层控制结构框图，该电压控制策略是利用逆变器反馈电压以调节交流侧电压来保证输出电压的稳定 ,采用电压外环电流内环的双环控制方案。电压外环能够保证输出电压的稳定 ,电流内环构成电流随动系统能大大加快抵御扰动的动态过程 .电压电流双环控制充分利用了系统的状态信息 ,不仅动态性能好 ,稳态精度也高。同时 ,电流内环增大了逆变器控制系统的带宽 ,使得逆变器动态响应加快。

该控制策略在α β坐标系下实现，α轴和β轴分开控制 ,两个轴的控制器设计完全一致 ,逆变器采用SPWM调制。双控制环均采用准比例谐振控制控制器 ,电压控制外环稳定变流器交流侧电压幅值和频率，并确定α轴和β轴电流参考值。电流控制内环按照电压外环给出的电流参考值实现电流的快速跟踪，其输出电压的幅值和相位是可控的。

图3是第二层控制结构框图，微电网群第二层控制策略是基于第一层控制策略的进一步微调，以期能够得到更好的电压控制效果。该层控制策略主要是针对微电网群孤岛运行时，出现的电压不平衡的情形。如图3所示，该层控制策略的动作是基于对微电网群电压不平衡度的判断。当电压的不平衡度<1%时，即第一层电压控制策略在应对微电网群电压不平衡时能够取得较好的控制效果时，第二层控制策略是不参与调节的。当电压的不平衡度>=1%时 ,第二层控制策略开始动作，其主要是通过调节单相子微网2、3和4与三相子微网1的联络线交换功率实现对微电网群电压的进一步微调。其通过计算得出子微网2、3和4与三相子微网1的联络线交换功率调节量ΔP1、ΔP2和ΔP3，而后判断各子微网中的光伏输出功率的可调节量ΔPpv是否大于ΔP。若子微网中的光伏输出功率的可调节量ΔPpv大于等于ΔP，则子微网中光伏输出功率增加ΔP。若子微网中的光伏输出功率的可调节量ΔPpv小于ΔP，则子微网中光伏输出功率增加ΔPpv，此时联络线交换功率剩余调节量为ΔP-ΔPpv，此时剩余部分由子微网中的储能单元负责提供。

图4是微电网群接入不平衡负载时的实验波形图，图4中，(a )为微电网1中负载有功功率和无功功率波形图;(b)为单相微电网3、4和5的联络线交换有功功率和无功功率波形图;(c)和(d)为微电网1中负载电压和电流波形;(e)为负载电压不平衡度。在t=0 .3s时微电网1中突然加入不平衡负载(RA=RC=7Ω，LA=LC=5mH，RB=3Ω，LB=3mH)，由(b)可以看出，由于不平衡负载中B相的功率偏大，所以微电网4的联络线有功功率相应地增大，以应对负荷的变化，由(e)可以看出在加入不平衡负载后，负载电压的不平衡度大约为0 .7%，这是满足电能质量中对电压不平衡度的要求的，此实验表明本报告所提出的控制策略在应对不平衡负载时，能够取得较好的电压控制效果。

相关阅读：

发明专利｜一种基于电压差动的微电网故障探测方法和装置