【海岛微电网结构逆变器控制技术分析2200字】

海岛微电网结构逆变器控制技术分析目录TOC\o"1-3"\h\u8227海岛微电网结构逆变器控制技术分析 1236231.1恒功率控制 1284801.2恒压恒频控制 2240241.3下垂控制 3微电网中微电源电压的大小取决于直流输出电压和逆变器的控制作用，即逆变器的控制决定了电源输出电压的幅值。所以合理选择逆变器的控制策略对保证微电网电压有着重要意义[50]。通常电源逆变器控制策略主要有：恒功率控制（PQ控制）、恒压恒频控制（V/f控制）和下垂控制（Droop控制）。1.1恒功率控制恒功率控制是指在微电网中逆变器按照设定的功率进行输出，其输出功率一直保持不变，由此可知当输出功率均不受系统频率和输出电压影响的电源适合采用恒功率控制方式，但其电压和频率需要特定的单元来维持。恒功率(PQ)控制适合实现最大功率追踪以及控制容量不大的微电网并网。在风力发电等可再生新能源电源中PQ控制是最常用的控制方法，这样可以减少弃风、弃光现象的发生，能合理有效地使用新能源发电。分布式电源采用恒功率控制方式不参与系统频率和电压的调节与大电网并联运行，系统频率和电压由主网来承担，微电源根据电网的频率和电压值的大小调整自身出力。PQ控制方式对参考电流进行追踪，从而动态调整有功电流和无功电流的大小，从配电网的角度考虑，希望分布式发电可以具有负荷一样的特性，以体现“即插即用”的特征。通常逆变器按恒功率控制运行时，无功功率为调节节点电压由微电网中央控制器设定，有功功率的设定值由原动机所能提供的功率最大值决定。恒功率控制可以在电流源或电压源逆变器上实现，区别在于分布式电源从接口逆变器端看进去就是一个受控电流源，而电流源逆变器控制结构相对简单。其控制原理图如下所示：a)频率特性b)电压幅值特性图1.1恒功率控制曲线图假设系统开始时，微电源输出的有功功率设定为Pref，输出的无功功率设定为Qref，当在平衡点A时，输出电压幅值为Vn，输出的频率为fn；当部分负荷退出系统运行时，微电源逆变器保持有功功率和无功功率输出不变，此时点A向点B运动，电压频率和电压幅值将逐步升高；当有负荷投入运行时，此时A点将向C点运动。在频率允许的变化范围内（fmin≤f≤fmax），有功功率输出维持Pref不变；电压幅值允许变化范围内（Vmin≤V≤Vmax），无功功率输出维持Qref不变。因此，PQ控制方法中系统的频率和电压是在一定范围内变化的量，不能保持稳定。所以如果微电网处于孤岛运行时，则一定要有能保证频率和电压稳定的电源，否则系统不能采用这种控制方法。PQ控制框图如图1.2所示。图中Pref、Qref、P、Q分别为功率给定参考值以及实测值；idref、iqref、id、iq分别为交流侧电流dq轴分量的参考值及实际值；udl、uql分别为输出电压dq轴分量的参考值。图1.2PQ控制框图1.2恒压恒频控制恒压恒频控制是指在微电网中不管电源输出的功率发生什么变化，其输出电压的频率和电压均保持为设定值。微电源的输出功率在这种控制模式下可以随时改变。恒压恒频控制的控制目标是指当分布式电源出力发生改变时，输出电压和系统频率能够稳定在设定值。微电源采用恒压恒频控制时相当于可控制的电压源，其功能主要如下：1)逆变器输出端口电压和系统频率保持在设置好的固定值，可以作为微电网其它控制单元的电压参考值和频率参考值；2)如果微电网中微电源输出功率不能满足用电负荷的需求，微电源采用恒压恒频运行方式时能够快速动态调整功率，以保证系统的频率和输出电压在合格范围之内。通常将恒压恒频控制作为微电网主控制电源的控制策略，从而可以实现微网频率和电压稳定，在孤岛型微电网中恒压恒频控制策略能对电压和频率进行支持。考虑到分布式电源容量的有限性，为确保输出电压和系统频率的稳定，在孤岛型海岛微电网中需要对电源容量与负荷大小进行匹配。在微电网中电源一般通过电力电子接口模拟同步电机输出的下垂特性。在微电网中的负荷波动时，系统频率和节点电压也会随之发生改变。为了使系统恢复到额定频率和电压，有必要对微电源的输出进行一定的调整。通过移动频率或者电压下垂曲线可使得微电网的系统频率和输出电压维持在固定值。其控制原理如下图所示：图1.3恒压恒频控制曲线图假设设定的微电源输出频率为fref，电压幅值为Vref。当系统的初始运行点为平衡点A点时，此时逆变器输出的有功功率为Pn、无功功率为Qn。系统负荷功率增加时，微电源将保持电压和频率始终为设定值，运行点将向B点运行;当负荷功率减少时，运行点将向C点运行。恒压恒频控制方法是在微电网与大电网之间隔开，即微电网处于孤岛模式，此时电源输出的电压和频率保持在系统初始设定值。然而因其本身的容量大小的限制导致微电源提供的功率有限，需要根据负荷与电源之间功率分配情况来确定分布式电源的种类和容量大小。V/f控制框图如图1.4所示，采用的是电压电流双闭环控制策略。图中，uref为给定电压参考值；udref、uqref、idref、iqref、vd、vq、id、iq分别电压、电流d，q分量参考值和实际值。图1.4V/f控制框图1.3下垂控制下垂控制其实质是模仿同步发电机的特性，通过功率输出的变化来线性控制逆变器输出的电压和频率，即P- f、Q-U控制。下垂控制可以实现自我调节和控制，而且在整个控制过程中并不需要各个微电源之间的通信联系，这大大提高了下垂控制的可靠性。同时下垂控制可以实现逆变器的“即插即用”。其控制原理如下图所示：图1.5下垂控制曲线图假设微电源正常运行在A点