微电网改进下垂控制的无功分配研究论文_姜耀鹏

（华北水利水电大学 河南省郑州市 450045）

摘要：微电网中传统下垂控制方法在平衡功率和稳定电压方面存在不足，且微网中各电源等效的阻抗不同使系统无功无法均匀分配，产生环流导致损耗增高、电压质量降低。因而提出了一种基于传统下垂控制改进无功分配和系统电压稳定的控制策略，通过引入虚拟阻抗环节和电压补偿环节实现微电网有效控制。最后，在Matlab／Simulink软件中仿真验证了该改进的下垂控制在系统功率稳定输出的前提下实现系统的无功合理分配和电压稳定。

关键词：微电网；改进下垂控制；无功均匀分配；电压稳定

0引言

微电网是由分布式电源(distributed generation，DG)、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统[1]。微电网有孤岛运行和并网运行两种运行模式，本文针对微电网运行模式切换过程中无需进行信号传输采用下垂控制，避免了控制的复杂化以及出现信号的偏差和系统的震荡[2]。

传统的下垂控制模仿同步发电机的外特性进行调节，低压微电网中线路呈高阻抗比影响各DG之间的无功功率合理分配。文中提出了一种在传统下垂控制中加入虚拟阻抗和电压补偿环节的改进方法，实现了在系统有功功率稳定的输出的前提下，不同DG之间无功合理分配和电压的稳定。

1下垂特性分析

微电网中的各DG通过逆变器和LC滤波器连接各自的馈线之后接入公共母线，LC滤波器滤除高次谐波并且不考虑非线性负载的约束，只对基波功率的平衡进行调节。传统下垂控制结构如图1.1所示：

c)系统电压

图3.3 离/并网改进下垂控制仿真图

图3.3 a)为改进后的分布式电源功率，可知加入补偿环节之后弥补了不同阻抗导致的功率偏差，并且在模式切换时波动明显减小，在合理范围之中。电源的无功功率，加入虚拟阻抗后使无功功率得到有效调节，并入电网的同时相比较与传统下垂有较大改善利于系统稳定。图3.3 b)为电源频率，在改进的控制策略下频率虽然还存有些许波动，但波动幅值为0.02Hz可忽略不计，有效的减少频率偏差。图3.3 c)为系统电压，系统运行模式的切换存有电压波动，加入补偿环节之后有效的解决了电压偏差的问题，并且电压波动比传统控制时的6V明显降低，其波动幅值为1.2V。综上，改进的控制策略有效的解决了无功分配的不合理性以及电压偏差问题，同时减少了电网的损耗。

4总结

本文提出了一种基于改进下垂控制的微电网无功补偿技术，通过引入虚拟阻抗环节和电压补偿环节在不影响系统原有功率输出的前提下实现了不同DG之间的无功功率合理分配。同时，该策略在一定程度上减小了频率波动提高了稳定性，缩小了电压偏差量。利用系统仿真模型验证了本文提出的改进下垂控制的正确性和有效性，具有一定的理论参考意义。

参考文献

[1]高坤,郑帅峰,辛宁怡, 等.基于改进下垂控制的微电网无功控制技术研究[J].电力电容器与无功补偿,2018,39(5):149-154.

[2]王凌云,周璇卿,李升, 等.基于改进功率环的微电网对等控制策略研究[J].中国电力,2017,50(9):171-177.

[3]朱一昕,卓放,王丰, 等.用于微电网无功均衡控制的虚拟阻抗优化方法[J].中国电机工程学报,2016,36(17):4552-4563.

[4]陈燕东.微电网多逆变器控制关键技术研究[D].湖南:湖南大学,2014.

[5]艾欣,金鹏,孙英云.一种改进的微电网无功控制策略[J].电力系统保护与控制,2013,(7):147-155.

[6]顾芝瑕.逆变型分布式电源的控制策略及孤岛检测研究[D].安徽:合肥工业大学,2017.

论文作者:姜耀鹏

论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期

论文发表时间:2020/4/10

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