微电网功率解耦下垂控制策略研究

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微电网是智能电网的重要分支可以实现“即插即用”保证良好电能质量的同时能够减小对大电网的冲击。微网系统中逆变器的控制策略种类繁多,为减少建设成本、削弱或消除不同控制回路的相互干扰,无需联络线进行信号传输的下垂控制策略备受青睐。结合实际低压微网系统,线路参数的阻感比(R/X)取值较高,不符合传统集中式发电系统的线路阻感特性,直接采用传统下垂控制策略可能造成电能质量下降以及输出功率存在耦合等问题。为实现下垂控制在低压微网的合理应用,现阶段对下垂控制策略的改进措施层出不穷,常见的改进下垂控制措施一般有基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略、自适应改进下垂控制策略等,通常引入虚拟阻抗可能造成电压幅值的的跌落;基于自适应的改进下垂控制策略是就传统下垂控制策略增加不同DG间的联络线,使传统下垂控制策略的优势减小。本文从传统下垂控制策略的输出功率角度出发,引入转换矩阵,推导出同时考虑线路电感与电阻参数的改进下垂控制表达式,进而设计出基于功率解耦的改进下垂控制策略。在进行基于功率解耦的改进下垂控制策略的控制器设计时需要用到线路的阻抗参数,据此,本文引入同步相量测量技术(Phasor measurement unit for synchronous measurement,PMU)。该技术能够对线路参数进行在线实时监测,为下垂控制器的设计提供了可靠的参数支撑。为了验证提出的基于功率解耦的改进下垂控制策略在高线路阻感比的系统中控制效果的有效性,本文利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建系统模型进行仿真。分别设置不同的运行状态进行系统运行仿真分析,并将各自情形下的仿真结果与基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略所得的仿真结果进行对比,对比总结出基于功率解耦的改进下垂控制策略能够在保证系统良好电能质量的同时,也能够解决输出有功功率和无功功率的耦合问题,克服输出功率分配不合理的难题。
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