孤立微電網(wǎng)分布式控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電網(wǎng)及逆變器控制與優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種孤立微電網(wǎng)分布式控 制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)孤立自治運(yùn)行時，多臺分布式電源常通過電力電子裝置并聯(lián)運(yùn)行W提高系 統(tǒng)供電可靠性。分布式電源間的協(xié)調(diào)控制策略不僅影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也影響系統(tǒng)的運(yùn)行 效率。因此，孤立微電網(wǎng)的多機(jī)并聯(lián)協(xié)調(diào)控制問題得到了廣泛關(guān)注。
[0003]孤立微電網(wǎng)一般采用分層控制架構(gòu)，一級控制通常采用下垂控制，實現(xiàn)基本的電 壓和頻率調(diào)節(jié)，使分布式電源具有"即插即用"的功能。由于線路阻抗分布不均，傳統(tǒng)下垂控 制的功率分配精度低，且伴隨電壓的跌落，因此引入二級控制策略。目前，二級控制策略主 要有集中式和自治式兩種。集中式控制方法利用中屯、控制器采集各節(jié)點的信息，將信息計 算處理得到的調(diào)節(jié)指令反饋給一級控制器實現(xiàn)二級控制。集中式方法雖然調(diào)節(jié)精度高，但 由于存在中屯、控制器，可靠性及可擴(kuò)展性差。自治控制基于本地信息控制，無需通信網(wǎng)絡(luò)， 魯棒性高，但是功率分配精度低。
[0004] 分布式控制方法利用稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，不存在中屯、控制器，克服了集中控制可靠不 高和自治控制功率分配精度低的缺點。 陽〇化]利用分布式方法對孤立微電網(wǎng)進(jìn)行控制，實現(xiàn)各分布式電源輸出功率精確按照額 定容量比例分配，并恢復(fù)系統(tǒng)電壓和頻率，實現(xiàn)微電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的問題，提出一種孤立微電 網(wǎng)分布式控制方法。 陽007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 1.一種孤立微電網(wǎng)分布式控制方法其特征在于：
[0009] (1)在原有微電網(wǎng)控制架構(gòu)基礎(chǔ)上增加分布式稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點地位對等，不 存在主導(dǎo)節(jié)點，僅相鄰的節(jié)點間進(jìn)行通信。
[0010] (2)每個分布式電源配置一個分布式控制器，利用稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，與相鄰控制器交 互電壓和頻率信息，通過一致性算法得到全網(wǎng)平均電壓和平均頻率，輸出給二級控制器進(jìn) 行二級控制。
[0011] (3)二級控制包括有功功率控制、電壓控制和頻率控制=部分。利用全網(wǎng)平均電壓 進(jìn)行二級功率優(yōu)化，使得各分布式電源輸出有功功率精確按額定容量比例分配。并利用全 網(wǎng)平均電壓和平均頻率信息，恢復(fù)系統(tǒng)平均電壓和頻率至額定值，提高電能質(zhì)量，實現(xiàn)孤立 微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0012] 2.通過一致性算法得到全網(wǎng)平均電壓和平均頻率：
[0013] 為每個做下垂控制的分布式電源分配分布式控制器，分布式控制器具有通信和一 致性計算兩個功能。分布式控制器采集本地電壓和頻率信息，利用稀疏通信網(wǎng)絡(luò)與鄰居控 制器交互信息，并利用所得有限信息，通過一致性算法迭代獲得全網(wǎng)的平均電壓和平均頻 率，將其輸出給本地控制層中的二級控制器。
[0014] 3.二級控制包括有功功率控制、電壓控制和頻率控制=部分。
[0015] (1)有功功率控制
[0016] 由于微電網(wǎng)的電壓等級較低，線路阻抗主要呈現(xiàn)阻性，因此采用P-V下垂控制如 式（1)所示：
陽01引式中，E"、P。為電壓額定值和有功功率額定值，E mm、Emax為最小和最大允許電壓，P max 為最大允許有功功率。
[0019] 利用全網(wǎng)平均電壓進(jìn)行控制，根據(jù)式（1)得： 陽020] P= ￡ +Pi= \,2---,n{2) 陽02U 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，馬+巧Wp, -對于任意并聯(lián)運(yùn)行的分布式電源都相等，即Pi ? rvi = const,因此保證了在各臺分布式電源輸出電壓不相同的情況下，輸出有功功率不再受線路 阻抗的影響，能夠按照額定容量比例精確分配。利用式（2)兩端信息進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，并根據(jù) 式（1)簡化得到有功調(diào)節(jié)量：
陽〇2引 似電壓控制
[0024] 為了保證負(fù)荷點電壓的質(zhì)量，需要基于全網(wǎng)平均電壓民對各分布式電源進(jìn)行同步 電壓調(diào)節(jié)，得到各分布式電源的電壓調(diào)節(jié)量A Vi如下：
[00%] 電壓控制和有功功率控制都是采用調(diào)節(jié)下垂控制的參考電壓的方式，可合并為 式巧）。將式做中的Ei,re加上AV進(jìn)行修正，通過PI調(diào)節(jié)可得最終所需電壓修正量 AE' hi，從而得到分布式電源i的下垂控制的參考電壓為：
陽02引式中，Ef,i= Ei,fW+A Vi。同步調(diào)節(jié)各臺DG的輸出電壓，使得有功功率精確分配， 且全網(wǎng)平均電壓穩(wěn)定在額定值。
[0029] 做頻率控制
[0030] 利用額定頻率與全網(wǎng)平均頻率的偏差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生調(diào)節(jié)量優(yōu)化一級下垂控 制的參考頻率，同步調(diào)節(jié)各臺DG的輸出頻率，使得頻率穩(wěn)定在額定值。
[0031] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有W下優(yōu)點：
[0032] (1)該方法可W適應(yīng)微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的波動，無需知道線路阻抗分布情況，在線路阻 抗未知的情況下，就可實現(xiàn)各分布式電源輸出功率按照額定容量比例分配，并恢復(fù)系統(tǒng)平 均電壓和頻率至額定值，提高電能質(zhì)量。
[0033] (2)該方法在微電網(wǎng)分層控制架構(gòu)上增加分布式稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，不存在中屯、控制 器，且通信線路和通信量少，對通信線路的要求低，可靠性高；利用一致性算法獲取全網(wǎng)平 均信息進(jìn)行二級控制，控制精度高，可實現(xiàn)分布式電源的"即插即用"功能。
【附圖說明】
[0034] 圖1是分布式稀疏通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；
[0035] 圖2是分布式二級優(yōu)化控制架構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作更進(jìn)一步的說明。
[0037] 1.本發(fā)明公開了一種孤立微電網(wǎng)分布式控制方法，適用于線路阻抗主要呈現(xiàn)阻性 的交流微電網(wǎng)。 陽03引 （1)在原有微電網(wǎng)控制架構(gòu)基礎(chǔ)上增加分布式稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，該網(wǎng)絡(luò) 的特征在于，各節(jié)點地位對等，不存在主導(dǎo)節(jié)點，僅相鄰的節(jié)點間進(jìn)行通信，通信線路較少。
[0039] (2)每個分布式電源配置一個分布式控制器，利用稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，與相鄰控制器交 互電壓和頻率信息，通過一致性算法得到全網(wǎng)平均電壓和平均頻率，輸出給二級控制器進(jìn) 行二級控制。
[0040] (3)二級控制包括有功功率控制、電壓控制和頻率控制=部分。利用全網(wǎng)平均電壓 進(jìn)行二級功率優(yōu)化