摘要：微电网由于其方便实施与应用的优点，近年来得到了大力发展，微电网的网架结构灵活多变，需要掌握其基本的结构特点以及逆变器的三种控制方法，这对构建大规模的微电网具有重要的意义。
关键词：微电网；网架结构；控制方法
前言：微电网可以充分利用清洁能源，将太阳能和风能或者潮汐转换成电能，供给电力用户，在当今能源极度缺乏的时代，微电网成为了关注的焦点，但是微电网系统不太稳定，特别是电力电子元件控制困难，比如逆变器的控制就显得格外的重要，因此本文主要是介绍了微电网的典型网架结构以及常见工程案例，进而分析了微电网逆变器的三种控制方法，便于掌握各个控制方法的特点，使得微电网的控制系统更加稳定，进而给用户提供更加优质的电能。
1微电网概述
当今时代的发展方向越来越趋向于智能高效和清洁环保，要想跟上社会发展的步伐，迫切需要加快电网发展的速度，现代电力科技快速发展，需要将高新技术巧妙地融入到微电网中，实现微电网的灵活接入。微电网的接入方式应用较多的主要是交流(直流大多是变换成交流后再接入到母线上)，其结构一般都是分支较多，呈现向四面八方的辐射型，如图1.1所示。
图1.1 典型微网结构图
在图1.1中，主要有风力、光伏发电、微型燃气轮机这三种分布式电源(DG)，以及蓄电池和燃料电池等储能器件。它们都要由整流器或者逆变器进行交流和直流的相互变换，然后在并入交流线路。微电网由A、B、C、D、E、F这六条主支线组成，每条支线都接有本地负载，由本支线连接的DG或者储能装置供能。支线A经过PCC并入大电网，在此，需要注意并网点的幅值和相角应尽量与外电网同步，这样可以减少冲击以及能量损失，并要符合并网标准。
图1.2 微电网常见工程案例图
分析现阶段国内外微电网工程的建设运营情况，了解不同微电网中分布式电源的组成类型、运行策略和评价指标等，总结之后形成如图1.2所示的微电网常见的工程案例。
图1.2中，受到光辐射资源、风力资源、温度和湿度等地理位置的影响，应该因地制宜的合理选择微电源的利用种类；分析光伏和其它多种可再生能源以及储能装置等DG类型的特点，根据实际情况将其进行优缺点互补，充分发挥各种DG的优点，并考虑到节能环保绿色高效等前提，合理的配置各种微电源的容量比例；分析逆变器采用不同的控制方法时的优缺点以及可实现性，选择微电网的运行形式，什么场合采用并网的形式，什么场合又采用离网的形式；考虑到负荷的种类，根据刚性、可时移和可中断负荷这三种负荷的特点，分析其基本特点和需求，保证其能正常运行。
在微电网这个大环境中，逆变器将各种DG和储能器件的电能经过相应的变换后送入到微电网，多个微电源需要多个逆变器进行转换，造就了它们之间的并联结构。逆变器之间不同的等效阻抗和控制器等参数的微小差别，都会影响微电网的性能。因此，急需研究有效合理的控制方法来保证微电网在各种运行情况下的质量以及较高的稳定性[1]。
2 微电网逆变器的控制方法概述
微电网中逆变器所采用的控制方法通常根据外环来进行分类，主要有三种[2]：PQ控制，V/f控制和Droop控制。本节对PQ和V/f控制进行基本简单的分析，对与下文关系紧密的Droop控制进行深入仔细地探讨与研究。
2.1 PQ控制
PQ控制可以随着参考有功P和无功Q而变，其输出的P和Q是恒定不变的，基本上都是在并网的时候采用。但是PQ控制并不能调节电压U和频率f，后者由大电网进行调控，这也是它必须要并网运行的原因[3]。因此，在并网运行的情况下，大电网可以看成是无穷大系统，对于并网点的不平衡U、f和负荷的波动都要有一定的调控能力。国内外在研究PQ控制的机理时常常是在简化的条件(微电网并网点的电压U为三相平衡状态)下进行的，而当不满足此要求时，功率会出现不稳定现象，这时就需要采取应对措施[4]。
2.2 V/f控制
V/f控制可以随着参考电压U和频率f而变，其输出的U和f是恒定不变的，基本上都是在离网的时候采用。但是V/f控制并不能调节 和 ，后者由负荷的大小来决定。正因为如此，V/f控制一般都不会单独存在，需要与其它的控制相配合；当负载太重时，微电网的容量有限并不能无限制的支撑负荷的功率，其只能用于规模较小的孤岛微网环境中。目前针对控制策略受主控电源容量制约的缺点，大多采用的是自适应主从控制策略，但是这种方法需要精确的计算，适用性不强。
2.3 Droop控制
Droop控制主要是类似于传统发电机组的功频静特性，微电网是低压电网，其等效电阻R远大于电抗X，而传统的Droop控制是在线路电阻R远小于电抗X的前提下建立的，因而对于微电网这种低压网络，不能直接使用传统的Droop控制，要在此方法的基本结构上加以改进[4]。当今反Droop控制、虚拟阻抗控制、滑模控制、多环电压电流控制等都是相对常用的方法。本文将结合传统的方法，根据其自身的不足采用了虚拟阻抗Droop控制方法，通过加入虚拟阻抗反馈环节，使得逆变器的等效输出阻抗表现为感性的性质，这样就可实现功率均分和环流抑制。
3总结
本文主要是分析了微电网的网架结构和微电网工程典型案例，并详细介绍了微电网逆变器的三种控制方法，这对于微电网的建模仿真以及掌握三种控制方法的应用场合具有重要意义。
参考文献
[1]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.
[2]Zhang Yao, Ma Hao. Theoretical and experimental investigation of networked control for parallel operation of inverters[J]. IEEE Transations on Industrial Electronics, 2012, 59(4): 1961-1970.
[3]王成山, 肖朝霞, 王守相. 微电网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略[J]. 电工技术学报, 2009, 24(2): 100-107.
[4]朱桃兰. 低压微网运行控制的下垂控制器研究与设计[D]. 四川: 西南交通大学, 2014.
论文作者:曾珍珍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：电网论文; 逆变器论文; 方法论文; 阻抗论文; 结构论文; 是在论文; 三种论文; 《基层建设》2019年第20期论文;