主动配电网分布式电源的运行控制方法

摘要

一种主动配电网分布式电源运行控制方法：对于低压配电网，传统下垂控制方法下系统达到稳态时，输出功率与电压频率和幅值的偏差有关，将功率由Park变换中的电流代替，经过适当变换，可将下垂控制等效为在参考电流中叠加有部分频率偏差和电压幅值偏差的“恒功率控制”，通过对偏差信息的控制来满足两种运行方式对DG的不同运行要求。本发明在主动配电网并网和孤岛两种运行方式下均具有适用性，可避免控制方法的切换，以保证主动配电网运行方式的平滑转换。

主权项

一种主动配电网分布式电源运行控制方法，其特征是包括以下步骤：步骤1，取主动配电网中有m台DG，低压配电网中，DG到并网点的连接线路呈现阻性；步骤2，取f_n、U_n分别为主动配电网运行电压频率和幅值的参考值，P_n(k)、Q_n(k)分别为第k台DG输出有功功率和无功功率的参考值，P_(k)、Q_(k)分别为第k台DG实际输出有功功率和无功功率，m_(k)、n_(k)为第k台DG的下垂系数，f^*_(k)、U^*_(k)为第k台DG输出电压频率和幅值的参考值；传统下垂控制方程为：$\left\{\begin{array}{c}{f^{*}}_{\left(k\right)}=f_n+m_{\left(k\right)}(Q_{\left(k\right)}-Q_{n\left(k\right)})\\ {U^{*}}_{\left(k\right)}=U_n-n_{\left(k\right)}(P_{\left(k\right)}-P_{n\left(k\right)})\end{array}\right.---\left(1\right);$步骤3，当系统稳定运行时，f^*_(k)、U^*_(k)分别和实际运行电压的频率f和幅值U相等，得到第k台DG的输出功率为：$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{\left(k\right)}=\frac{f-f_n}{m_{\left(k\right)}}+Q_{n\left(k\right)}\\ P_{\left(k\right)}=\frac{U-U_n}{-n_{\left(k\right)}}+P_{n\left(k\right)}\end{array}\right.---\left(2\right);$步骤4，Park变换中选取d轴与电压矢量同方向，得到功率和dq轴电流的关系：$\left\{\begin{array}{c}P=u_d{i}_d\\ Q=-u_d{i}_d\end{array}\right.---\left(3\right);$步骤5，将式(2)中的功率由电流代换并进行适当变形：$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qn}\left(k\right)}-i_{q\left(k\right)}+\frac{f_n-f}{m_{\left(k\right)}{u}_{d\left(k\right)}}=0\\ i_{\mathrm{dn}\left(k\right)}-i_{d\left(k\right)}+\frac{U_n-U}{n_{\left(k\right)}{u}_{d\left(k\right)}}=0\end{array}\right.---\left(4\right);$i_dn(k)、i_qn(k)分别为第k台DG输出电流参考值dq轴分量；i_d(k)、i_q(k)分别为实际输出电流的dq轴分量；u_d为第k台DG输出电压的d轴分量；步骤6，令K_m(k)＝1/m_(k)u_d(k),K_n(k)＝1/n_(k)u_d(k),Δf＝f_n－f,ΔU＝U_n－U,则式(4)可改写为:$\left\{\begin{array}{c}(i_{\mathrm{qn}\left(k\right)}+K_{m\left(k\right)}\mathrm{\Delta f})-i_{q\left(k\right)}=0\\ (i_{\mathrm{dn}\left(k\right)}+K_{n\left(k\right)}\mathrm{\Delta U})-i_{d\left(k\right)}=0\end{array}\right.---\left(5\right);$可将下垂控制等效为在参考电流中叠加有部分频率偏差和电压幅值偏差的“恒功率控制”,得到DG控制方程为：$\left\{\begin{array}{c}{f^{*}}_{\left(k\right)}=(k_{p1\left(k\right)}+\frac{k_{i1\left(k\right)}}{s})\left[(i_{\mathrm{qn}\left(k\right)}+K_{m\left(k\right)}\mathrm{\Delta f}){-i}_{q\left(k\right)}\right]\\ {U^{*}}_{\left(k\right)}=(k_{p2\left(k\right)}+\frac{k_{i2\left(k\right)}}{s})[(i_{\mathrm{dn}\left(k\right)}+K_{n\left(k\right)}\mathrm{\Delta U})-i_{d\left(k\right)}]\end{array}\right.---\left(6\right);$k_p1(k)、k_p2(k)为第k台DG的比例调节系数，k_i1(k)、k_i2(k)为第k台DG的积分调节系数，s为积分符号；步骤7，配电网孤岛运行时，取K_m(k)＝1/m_(k)u_d(k),K_n(k)＝1/n_(k)u_d(k)，实现和传统下垂控制相同的控制作用，并网运行时，取K_m(k)＝0,K_n(k)＝0，实现和PQ控制相同的控制作用；并网过程中，应使DG输出功率平滑过渡到参考功率，K_m(k)、K_n(k)的值逐渐减小为0；脱网过程中，应使DG能迅速为配电网补充功率差额，提供频率和电压支撑，K_m(k)、K_n(k)的值应快速分别增大为1/m_(k)u_d(k)和1/n_(k)u_d(k)。