基于小信号稳定分析的微电网逆变器下垂自动控制方法

摘要

本发明公开了一种基于小信号稳定分析的微电网逆变器下垂自动控制方法，该控制方法在主动调整P-f、Q-V下垂曲线斜率的基础上，引入小信号稳定分析，验证主动调整后的斜率的可行性，在保证系统稳定性的前提下，实现电压、频率的无差调节。本发明对孤岛状态下采用下垂控制的分布式电源，通过自动调整下垂曲线斜率，改变下垂曲线中额定频率所对应的参考有功功率值、额定电压所对应的参考无功功率值，以满足负荷变化的需要，实现无差调频调压；通过小信号稳定分析得到系统稳定运行所允许的下垂曲线斜率范围，在上述自动调整下垂斜率时，需满足此范围，防止单方面为实现无差调频调压而导致的系统不稳定。

主权项

一种基于小信号稳定分析的微电网逆变器下垂自动控制方法，其特征为：包括以下步骤：(1)分布式电源提供电压频率支撑：孤岛运行下的微电网，由采用下垂控制的分布式电源提供电压频率支撑，所述逆变器采用P‑f、Q‑V下垂控制，即有功功率调节逆变器输出电压的频率，无功功率调节逆变器输出电压的幅值，逆变器输出特性满足有功功率‑频率下垂特性曲线和无功功率‑电压下垂特性曲线；(2)调整下垂曲线：当负荷变化引起电压频率偏离额定值时，调节器自动调整下垂曲线的斜率；(3)分析检验：利用小信号稳定分析得到下垂曲线的斜率的上下限，比较器检验计算调整后的斜率是否在允许范围内；(4)执行操作：如果调整后的斜率在上下限之间，满足允许范围，调节器将逆变器的稳定运行点恢复至额定电压，如果调整后的斜率超过上下限值其中一个，则按照最靠近调整后的斜率的限值进行整定下垂曲线；所述步骤(2)中，P‑f曲线的斜率K_p由曲线方程推导得出：K_p＝(f₀‑f)/P，工作中，将K_p改为根据系统运行参数实时生成的系数K_pi：$K_{\mathrm{pi}}=\frac{f_0-f_n}{P_{t-\mathrm{\Delta t}}}$其中P_t‑Δt为(t‑Δt)时刻逆变器输出有功功率；当负荷有功功率不变时，系统频率为f＝f_n；当负荷有功功率在t时刻增大时，为满足系统功率平衡，逆变器输出有功功率将增大；但K_pi为使用前Δt时刻的有功P_t‑Δt计算所得，故保持不变，系统频率降低；经过延迟时间Δt后，K_p开始减小，直至P＝P_n；即通过自动减小下垂斜率K_p，增大了P‑f下垂曲线中额定频率f_n所对应的有功功率参考值P_n，从而逆变器发出更多的有功功率P时，输出电压的频率依然为f_n；但逆变器输出有功功率P不能超过其正常运行允许的最大值P_max。