孤立微網(wǎng)功率補(bǔ)償控制策略研究

引言

微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島運(yùn)行模式下,微電網(wǎng)中的負(fù)荷功率應(yīng)由并聯(lián)DG單元根據(jù)各自的功率容量精確分配,然而,由于DG單元與直流母線之間的饋線阻抗不匹配、本地負(fù)荷不一致等因素的影響,功率無法準(zhǔn)確共享,甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的無功循環(huán),影響整個系統(tǒng)的功率平衡,從而導(dǎo)致出現(xiàn)大面積的停電。為了解決功率分配問題,本文提出了一種基于改進(jìn)型下垂控制的孤立微網(wǎng)功率分配誤差補(bǔ)償控制策略,通過在傳統(tǒng)的有功一電壓下垂控制中疊加一個補(bǔ)償項(xiàng),來提高DG單元之間的功率分配精度。最后,通過在Matlab/simulink中進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了該控制策略的正確性。

1傳統(tǒng)下垂控制方法的分析與改進(jìn)

傳統(tǒng)的阻性下垂控制下,低壓微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方程為:

式中,Vdci為第i組DG單元輸出電壓幅值:Vdc*為第i組DG單元直流輸出額定電壓:1i為相關(guān)的下垂控制系數(shù)。

穩(wěn)態(tài)時要實(shí)現(xiàn)下垂控制中有功功率按照相應(yīng)的下垂系數(shù)合理分配,下垂系數(shù)滿足:

在實(shí)際微電網(wǎng)系統(tǒng)中饋線阻抗大小不一、本地負(fù)荷不一致等因素導(dǎo)致各DG單元之間的功率出力并不均勻。圖1為單臺DG裝置的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)等效模型。

不考慮逆變器等效阻抗的情況下,通過饋線產(chǎn)生傳輸有功功率表達(dá)式:

根據(jù)單臺DG裝置的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)等效模型圖可得出相關(guān)的有功功率關(guān)系:

結(jié)合式(1)、(3)、(4)可得兩個DG單元之間的有功功率偏差。本文忽略本地負(fù)荷及公共端電壓的影響,可得到饋線阻抗差異與DG單元有功功率偏差的關(guān)系式:

從式(5)可得出:由于兩組DG單元饋線阻抗不同,從而提供的有功功率存在差異APdc1-2,導(dǎo)致負(fù)荷分配精度降低。

本文提出了在自適應(yīng)下垂特性下孤島運(yùn)行的微網(wǎng)功率分配誤差補(bǔ)償控制策略。通過在傳統(tǒng)的有功一電壓下垂控制中疊加一個補(bǔ)償項(xiàng),實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行的DG單元之間的功率精確分配。式(1)的有功一電壓下垂控制表達(dá)式修改為:

式中,mi為補(bǔ)償系數(shù),表示對傳統(tǒng)下垂曲線的修正。

2仿真及實(shí)驗(yàn)分析

利用Matlab/simulink對改進(jìn)型下垂控制下的孤立微網(wǎng)功率分配誤差補(bǔ)償控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真過程:0~0.4s,微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行于初始狀態(tài):1=0.4s時,本地負(fù)荷不變,直流母線上的公共負(fù)荷有功功率從54kw突增到150kw,微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)入另一個運(yùn)行狀態(tài)。

從圖2可知,在傳統(tǒng)的阻性下垂控制下,由于兩個單元的饋線阻抗不同,DG單元提供的負(fù)荷功率有偏差,在0.4s前,DG1、DG2分別提供23kw、28kw,0.4s后DG1、DG2分別提供72kw、80kw。因此,導(dǎo)致兩DG單元之間存在環(huán)流,降低了線路輸電效率。

圖3為采用本文所提供的改進(jìn)型下垂控制策略后DG單元的功率分配結(jié)果。由圖可知,0.4s前,DG1和DG2各提供27kw的有功功率:0.4s后,DG1和DG2各提供75kw的有功功率。DG1、DG2單元所提供的功率一致,實(shí)現(xiàn)了功率的精確分配。

3結(jié)語

本文研究了在孤立微電網(wǎng)系統(tǒng)中并聯(lián)DG單元的有功功率精確匹配的問題,提出了一種孤立微網(wǎng)功率補(bǔ)償控制策略,在阻性下垂控制下,在傳統(tǒng)的電壓一有功的下垂方程中疊加一個補(bǔ)償項(xiàng),以提高功率分配的精度。最后,通過Matlab/Simulink仿真驗(yàn)證了所提策略的可靠性和正確性。