本發(fā)明屬于微網(wǎng)功率控制領(lǐng)域，具體涉及基于無(wú)功分配誤差率的多機(jī)并聯(lián)改進(jìn)下垂控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中的新型電力系統(tǒng)正逐步從集中式配電模式向分布式發(fā)電（distributed?generation,?dg）框架過(guò)渡。分布式發(fā)電機(jī)組以其安裝靈活性高、輸電損耗低等特點(diǎn)，成為可再生能源與電網(wǎng)連接的主要形式。此外，并聯(lián)運(yùn)行的dg單元，與本地負(fù)載和能量存儲(chǔ)一起，以提高系統(tǒng)的可靠性，冗余性和經(jīng)濟(jì)性，通常被集成到一個(gè)可控的實(shí)體中，從而產(chǎn)生了微電網(wǎng)的概念。

2、下垂控制是應(yīng)用最廣泛的一種構(gòu)網(wǎng)型控制策略。理想條件下，微電網(wǎng)中采用下垂控制的并聯(lián)變流器無(wú)須依靠通信即可實(shí)現(xiàn)按各自容量分配負(fù)荷功率。然而，與有功功率不同，微電網(wǎng)中dg單元的地理位置分布各異，隨著大量分布式發(fā)電機(jī)組通過(guò)延長(zhǎng)線(xiàn)并入低壓電網(wǎng)，低壓電網(wǎng)固有的阻抗特性使得傳統(tǒng)的下垂控制方法失效。這導(dǎo)致了功率耦合問(wèn)題，從而影響了無(wú)功功率共享的精度。

3、此外，在多個(gè)逆變器并聯(lián)的系統(tǒng)中，由于線(xiàn)路阻抗的不一致，多個(gè)逆變器之間存在著較大的電壓差，從而引起無(wú)功功率的分配不均，導(dǎo)致大量的系統(tǒng)環(huán)流對(duì)系統(tǒng)造成一定的危害，例如使某些dg過(guò)載超過(guò)其最大電流容量，保護(hù)裝置頻繁跳閘，以及降低微電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。在嚴(yán)重的情況下，過(guò)大的環(huán)流存在可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)控制策略的失效。

4、因此，如何設(shè)計(jì)一種在多逆變器并聯(lián)的情況下，無(wú)需測(cè)量線(xiàn)路阻抗，能夠有效解決系統(tǒng)無(wú)功功率分配不均，同時(shí)具備環(huán)流抑制能力的控制方法，成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于無(wú)功分配誤差率的多機(jī)并聯(lián)改進(jìn)下垂控制方法，該方法在傳統(tǒng)下垂控制上進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)引入無(wú)功分配誤差率對(duì)傳統(tǒng)下垂控制進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，可在實(shí)際線(xiàn)路阻抗未知且各分布式單元容量不同的工況下，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的高精度分配，抑制逆變器間的系統(tǒng)環(huán)流。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于無(wú)功分配誤差率的多機(jī)并聯(lián)改進(jìn)下垂控制方法，包括以下步驟：

3、s1、構(gòu)建基于下垂控制的多逆變器并聯(lián)功率傳輸模型，得到多逆變器并聯(lián)的輸出功率表達(dá)式；

4、s2、根據(jù)多逆變器并聯(lián)的輸出功率表達(dá)式與傳統(tǒng)下垂控制公式，推導(dǎo)功率分配機(jī)理；

5、s3、在分析基礎(chǔ)上引入無(wú)功分配誤差率的概念，設(shè)計(jì)無(wú)功分配誤差率的偏差計(jì)算模塊；

6、s4、將計(jì)算得到的無(wú)功分配誤差率通過(guò)微網(wǎng)中央控制器分配給各逆變器經(jīng)pi調(diào)節(jié)偏差后進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，得到基于無(wú)功分配誤差率的改進(jìn)下垂控制多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。

7、優(yōu)選的，所述多逆變器并聯(lián)功率的傳輸模型表達(dá)式為：

8、

9、

10、式中 pi、 qi為第i臺(tái)逆變器輸出的有功功率和無(wú)功功率， ei為第i逆變器輸出的電壓， vpcc是公共耦合點(diǎn)的輸出電壓， xi是第i個(gè)逆變器出口線(xiàn)路的電感， δi是逆變器與公共耦合點(diǎn)的相位角差值。

11、優(yōu)選的，根據(jù)多逆變器并聯(lián)的輸出功率表達(dá)式與傳統(tǒng)下垂控制公式，推導(dǎo)功率分配機(jī)理，其中功率分配機(jī)理表示如下：

12、

13、

14、這里的 pi(s)、 qi(s)?為第i臺(tái)逆變器輸出的有功功率和無(wú)功功率在復(fù)頻域下的表達(dá)式；式中， s為拉普拉斯算子， fni、 uni為第i臺(tái)逆變器額定輸出頻率與額定輸出電壓， mi、 ni為第i臺(tái)逆變器的有功下垂系數(shù)與無(wú)功下垂系數(shù)， pni與 qni分別為逆變器的額定有功功率與額定無(wú)功功率。

15、優(yōu)選的，對(duì)于有功功率，只要滿(mǎn)足 mi與 pni間成比例就能夠按比例分配有功功率；而對(duì)于無(wú)功功率，當(dāng)滿(mǎn)足 n1 q1= n2 q2時(shí)，無(wú)功功率之比為：

16、。

17、優(yōu)選的，所述s3中，無(wú)功分配誤差率如下所示：

18、

19、式中， ei為第i臺(tái)逆變器的無(wú)功分配誤差率， qexpi表示第i臺(tái)逆變器按容量比例應(yīng)承擔(dān)的無(wú)功功率；所述無(wú)功分配誤差率偏差的計(jì)算公式為：

20、

21、式中， δei定義為各逆變器的無(wú)功誤差偏差， n為逆變器的數(shù)量，當(dāng)無(wú)功誤差偏差為0則表示無(wú)功功率按容量比例精準(zhǔn)分配。

22、優(yōu)選的，所述s4中，計(jì)算得到的無(wú)功分配誤差率通過(guò)微網(wǎng)中央控制器分配給各逆變器經(jīng)pi調(diào)節(jié)偏差后進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，得到基于無(wú)功分配誤差率的改進(jìn)下垂控制多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)；其中補(bǔ)償策略如下所示：

23、

24、

25、式中， uni為第i臺(tái)逆變器的額定輸出電壓， qi為第i臺(tái)逆變器輸出的無(wú)功功率， ni為第i臺(tái)逆變器的無(wú)功下垂系數(shù)，δ qi為各逆變器補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率， kp、 ki為pi控制器的比例參數(shù)和積分參數(shù)；根據(jù)拉普拉斯變換終值定理，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，,此時(shí)。

26、一種基于無(wú)功分配誤差率的多機(jī)并聯(lián)改進(jìn)下垂控制裝置，包括：

27、模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建基于下垂控制的多逆變器并聯(lián)功率傳輸模型，得到多逆變器并聯(lián)的輸出功率表達(dá)式；

28、推導(dǎo)單元，用于根據(jù)多逆變器并聯(lián)的輸出功率表達(dá)式與傳統(tǒng)下垂控制公式，推導(dǎo)得到功率分配機(jī)理；

29、誤差率計(jì)算單元，用于基于所述功率分配機(jī)理計(jì)算得到無(wú)功分配誤差率；

30、補(bǔ)償單元，用于將計(jì)算得到的無(wú)功分配誤差率通過(guò)微網(wǎng)中央控制器分配給各逆變器經(jīng)pi調(diào)節(jié)偏差后進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，得到基于無(wú)功分配誤差率的改進(jìn)下垂控制多逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。

31、本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明在傳統(tǒng)下垂控制上進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)建立多并聯(lián)逆變器間的功率傳輸模型，引入無(wú)功共享誤差率的概念，構(gòu)建一種無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)目刂品椒▽?duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行實(shí)時(shí)修補(bǔ)。適用于負(fù)載突變、逆變器容量不一致等不同工況下的功率分配，且無(wú)需計(jì)算精確的線(xiàn)路阻抗，可顯著提高逆變器的無(wú)功分配精度，同時(shí)抑制多臺(tái)逆變器間的環(huán)流。