一種基于bpf的延時免疫功率均分方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于帶通濾波器(band?pass filter，BPF)的延時免疫功率均分方法，本發(fā)明的方法通過建立無通信線的等效二次控制模型，進一步推導基于BPF的微電網(wǎng)小信號模型得到自適應的高通濾波系數(shù)與優(yōu)化下垂系數(shù)，從而增強各分布式電源(distributed generation，DG)的電壓幅值和頻率動態(tài)穩(wěn)定性。在保證電壓幅值和頻率穩(wěn)定在額定值的同時，實現(xiàn)不均衡阻感線路下有功功率的精確均分。本發(fā)明的方法有益效果在于通過基于傳統(tǒng)下垂控制方案，在無需引入帶寬通信線及額外控制環(huán)工況下快速準確消除下垂控制帶來的電壓幅值和頻率跌落及通信延時問題，并增強電壓幅值和頻率的動態(tài)穩(wěn)定性，實現(xiàn)有功功率的精確均分，保證微電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運行。
【專利說明】
-種基于BPF的延時免疫功率均分方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于能源互聯(lián)網(wǎng)中微電網(wǎng)領域，設及一種基于帶通濾波器（band-pass filter, BPF)的功率均分方法，具體設及一種基于自適應BPF的通信延時免疫功率均分方 法。
【背景技術】
[0002] 由于能源互聯(lián)網(wǎng)的大力發(fā)展，特別是在風力發(fā)電和光伏發(fā)電等新能源大規(guī)模投入 的場合，采用非傳統(tǒng)主從控制與集中式的無互聯(lián)的下垂控制策略已成為微電網(wǎng)穩(wěn)定運行控 制的主流趨勢。然而，下垂控制會造成微電網(wǎng)電壓幅值與頻率的跌落，嚴重時還會影響微電 網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。用基于低帶寬通信線的二次控制策略可消除下垂控制引起的電壓幅值和 頻率偏差，但各分布式電源(distr化uted generation，DG)的功率均分效果會受到不均衡 阻感線路的影響。同時，由于二次控制需利用帶寬通信線將電壓幅值和頻率補償量輸送到 本地一次控制，微電網(wǎng)系統(tǒng)存在通信延時和數(shù)據(jù)丟包情況，當負載突變和分布式電源脫離 微電網(wǎng)等復雜工況出現(xiàn)在微電網(wǎng)中，電壓幅值和頻率的動態(tài)穩(wěn)定性較差。因此，需要采取措 施使中型微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠可靠運行在不均衡阻感線路下，并保證系統(tǒng)的整體性能且維持微 電網(wǎng)功率均衡。
[0003] Alireza Kahrobaeian在IEEE Transactions on Power Electronics發(fā)表題為 《Networked-based hybrid distributed power sharing and control for islanded microgrid systems》的文章提出結合能量管理單元與一次控制的混合分布式功率均分控 制方法，通過能量管理單元收集各DG實時功率信息，集中決策各DG的功率分配值并將功率 矯正值返回到各DG中，進一步實現(xiàn)有功功率的精確均分。然而，一旦數(shù)據(jù)丟包或通信線受 損，有功功率穩(wěn)定性較差，且無法得到有效均分。Ashishkumar So lanki在IEEE Transactions on Smart Grid發(fā)表題為《A new framework for microgrid management: virtual化OOP control》的文章提出一種基于虛擬下垂控制的微電網(wǎng)管理策略，該策略根 據(jù)實時能源需求和負載需求，通過將傳統(tǒng)的下垂曲線改變?yōu)槎喽翁摂M下垂曲線，在微電網(wǎng) 運行到某個時刻觸發(fā)相應的判定條件，實時調整虛擬下垂曲線使得各分布式電源功率得到 均分。然而，該虛擬下垂控制受通信數(shù)據(jù)影響嚴重，虛擬下垂曲線無法快速響應來自負載突 變和DG脫離微電網(wǎng)等復雜工況，從而造成DG功率的大幅抖動，嚴重時還會出現(xiàn)功率環(huán)流。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有微電網(wǎng)控制策略主要采用含帶寬通信線補償?shù)募夹g，而通信線會 降低系統(tǒng)可靠性，微電網(wǎng)中存在的通信延時會進一步影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。因此，有必要 研究一種能夠不受延時影響的微電網(wǎng)功率均分方法，從而實現(xiàn)微電網(wǎng)電壓幅值和頻率偏 差補償及不均衡阻感線路下的功率均分，并且能在快速補償微電網(wǎng)電壓幅值和頻率偏差 時，實現(xiàn)不均衡阻感線路下精確的功率均分。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服目前微電網(wǎng)下垂控制帶來的電壓幅值和頻率偏移及二次 控制所帶來的通信延時和數(shù)據(jù)丟包等問題，提出一種基于BPF的延時免疫控制算法，在保證 微電網(wǎng)電壓幅值和頻率始終運行在額定值的同時，實現(xiàn)功率的精確均分。
[0006] 本發(fā)明的具體技術方案為:針對孤島型微電網(wǎng)系統(tǒng)，提出一種基于BPF的延時免疫 功率均分算法，具體包括如下步驟：
[0007] S1，建立含不均衡阻感線路的中型微電網(wǎng)模型，通過二次控制消除下垂控制引起 的電壓幅值和頻率跌落。
[0008] S2，設計基于BPF的延時免疫控制策略，建立該功率均分法與二次控制策略之間的 等效性，得到基于BPF的方法中低通與高通截止頻率的物理意義。
[0009] S3,建立基于微電網(wǎng)的小信號模型，分析基于BPF的延時免疫功率均分算法中各參 數(shù)選取方案。利用基于BPF的功率均分方法，在無需引入通信線下實現(xiàn)有功功率精確均分， 同時消除下垂控制帶來的電壓幅值和頻率跌落問題，實現(xiàn)微電網(wǎng)功率的快速無差控制。
[0010] 進一步的，步驟S1中建立含不均衡阻感線路的中型微電網(wǎng)模型，采用基于二次控 制消除下垂控制帶來的電壓幅值和頻率跌落的具體過程為：
[0011] 本發(fā)明所采用如下的下垂控制技術表示微電網(wǎng)輸出電壓幅值和運行角頻率與對 應的無功功率和有功功率關系：
[0012]
(1)
[001引式中，El嘴ωι^作樹微電網(wǎng)運行的額定電壓幅值和額定角頻率;Pi和Qi分別為通 過低通濾波器后測量的有功功率值與無功功率值，Pi勺日化^分別表示有功功率與無功功率 的參考值，m和ΠΗ分別表示下垂控制中電壓下垂系數(shù)和頻率下垂系數(shù)；
[0014] 通過引入二次控制消除下垂控制帶來的電壓幅值與頻率跌落，得到如下的微電網(wǎng) 輸出電壓幅值和運行頻率表達式：
[0015]
(2)
[0016] 式中，Esec和《sec分別為微電網(wǎng)中電壓幅值和頻率的二次控制補償量，P和Q分別為 微網(wǎng)中電路實時有功與無功功率值。
[001 7]式(2)中，二次電壓補償量Esec與二次頻率補償量ω se巧表示為：
[001 引
[0020]式子，Gd(s)為低帶寬通信線產(chǎn)生的延時函數(shù)，受實際微電網(wǎng)結構與通信設備影 響。而式(3 )和式(4 )中的Ge, sec ( S )和G。, sec ( S )和GlPF( S )分別為二次電壓控制函數(shù)，二次頻率 控制函數(shù)與低通濾波器函數(shù)，可表示為：
[0021]
(s)
[0022] 進一步的，利用步驟S2中獲得的二次控制等效方程，設計一種基于BPF的延時免疫 控制模型，具體過程為：
[0023] 選擇無通信線的補償方式消除延時函數(shù)Gd(s)。在穩(wěn)態(tài)時，有島,。=怎>且礦=0。因 此，式(3)可化簡為：
「 1 鮮
[0024]
[002引在含二次控制的微電網(wǎng)中，穩(wěn)態(tài)時且護=0。則在無需通信線補償方式下Gd (S)仍為0。此時，式(4)可化簡為：
[0027] 把式(6)代入式(2)中，可得到基于BPF的電壓控制方程： 「 1 訊[0026]
m
[002引
[0029] 把式(7)代入式(2)中，可得到基于BPF的頻率控制方程：
(9)
[0030]
[0031] 因此，無帶寬通信線的二次控制算法，即可等效為式(8)和式(9)所示的基于BPF的 延時免疫控制策略。
[0032] 式(8)和(9)解釋了基于BPF延時免疫控制方法中截止頻率的物理意義:較小的截 止頻率為下垂控制中低通濾波器中截止頻率，較大的截止頻率由原二次控制中比例一積分 (propcxrtional-integral，PI)調節(jié)器中的比例與積分系數(shù)決定。因此，設計基于BPF的控制 策略需滿吊·
[0033]
(1巧
[0034] 進一步的，步驟S3中利用S2中推導的BPF控制方法，建立基于微電網(wǎng)的小信號模 型，設計基于BPF算法中各參數(shù)選取策略，實現(xiàn)功率精確均分的具體過程為：
[0035] 下面W分析兩個并聯(lián)連接的分布式電源為例，二次電壓和頻率恢復方程的小信號 動態(tài)模型為：
[0036]
(11)
[0037]式中，A為小信號擾動量。
[0038]將式(2)線性化后帶入式（11)可W得到：
[0046] 為進一步分析并聯(lián)的分布式電源電壓特性，將輸出電壓在d-q軸上進行矢量分解， 可W得到如下的分解方程：
[0047]
(16)
[004引式中，Ed和Eq分別是輸出電壓的d軸和q軸分量，δ是E和Ed之間的相角差，因此，可W 進一步得到如下的線性方程：
[0049]
Ο 7)
[0050] 利用Δ ω(s) = sΔδ(s)，聯(lián)合α5)和α7)可W得到每個分布式電源的小信號模型 為：
[0056]得到單個分布式電源小信號模型，進一步建立并聯(lián)分布式電源的功率小信號模型 為：
[0化7]
<21)
[0化引式中矩陣YERAxAjerSx2且VERSx2。
[0068] 進一步通過傳遞矩陣Τ，與式（10)的限制條件，可設計基于BPF功率控制中相應的 自適應高通截止頻率系數(shù)與改進下垂系數(shù)。
[0069] 根據(jù)步驟S1中二次控制模型，S2中得到的BPF的延時免疫控制策略W及S3中BPF控 制的自適應參數(shù)選取的小信號模型，可W得到基于無需通信線的BPF功率控制策略，并保證 電壓幅值和頻率穩(wěn)定在額定值。
[0070] 本發(fā)明有益效果是：
[0071] 1、本發(fā)明提出一種新型的針對含不均衡阻感線路下微電網(wǎng)功率均衡的控制方法 來實現(xiàn)多個變流器的功率均分。利用基于自適應BPF的控制策略，即可在復雜工況下實現(xiàn)多 個DG單元的電壓幅值和頻率的穩(wěn)定，也可實現(xiàn)復雜線路阻抗下功率的有效均分。
[0072] 2、本發(fā)明無需引入通信線及額外的控制環(huán)，僅通過基于BPF的功率均分策略即可 實現(xiàn)微電網(wǎng)的電壓和頻率及功率的動態(tài)穩(wěn)定性，改善微電網(wǎng)的電能質量，實現(xiàn)微電網(wǎng)的綜 合控制，降低微電網(wǎng)的投資成本，提高孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)在復雜負載工況下運行的穩(wěn)定性和 可靠性。
【附圖說明】
[0073] 圖1為本發(fā)明實施例中微電網(wǎng)系統(tǒng)在不均衡阻感線路下各DG單元的電路結構和控 制原理圖；
[0074] 圖2為本發(fā)明實施例中基于BPF的延時免疫功率均分控制的詳細框圖；
[0075] 圖3為本發(fā)明實施例中基于二次控制的孤島中型微電網(wǎng)在不均衡阻感線路下各DG 的動態(tài)響應過程；
[0076] 圖4為本發(fā)明實施例中基于BPF的功率均分策略下在不均衡阻感線路下各DG的動 態(tài)響應過程。
【具體實施方式】
[0077] 下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在W本發(fā)明技術方案為前 提下進行實施，給出詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述 的實施例。
[0078] 如圖1所示，本發(fā)明的一種基于BPF的延時免疫功率均分方法，具體包括如下步驟：
[0079] S1、建立含不均衡阻感線路的中型微電網(wǎng)模型，通過二次控制消除下垂控制引起 的電壓幅值和頻率跌落。
[0080] 使用如圖1所示的在不均衡阻感線路下的中型微電網(wǎng)電路結構圖，包括多個并聯(lián) 的DG單元及每個DG單元中通過PCC點連接至微電網(wǎng)母的連接的線路阻抗、負載單元和靜態(tài) 開關，線路阻抗和負載單元。其中，各DG單元由Ξ相全橋逆變器、1XL濾波器和DG單元的本地 控制器構成。此外，逆變器Η橋的IGBT開關頻率為lOkHz，兩臺逆變器的直流側電壓均為 650V，兩個DG單元1XL濾波器的逆變器側電感L和Lo均為1.8恤，濾波器電容Cl和C2為25μΡ;線 路阻抗1的電感Zli為4.9恤，電阻Zri為1.0 Ω，線路阻抗2的電感L2為2.2恤，電阻R2為0.5 Ω ; 負載功率等級為：Si〇ad = P+jQ，其中P=17.6kW and Q=l.化var。
[0081] 首先，使用下垂控制表示表示微電網(wǎng)輸出電壓幅值和運行角頻率與對應的無功功 率和有功功率關系：
[0082]
(!)
[0083] 式中，61勺日《1^分別為微電網(wǎng)運行的額定電壓幅值和額定角頻率;口1和化分別為通 過低通濾波器后測量的有功功率值與無功功率值，Pi勺日化^分別表示有功功率與無功功率 的參考值，m和ΠΗ分別表示下垂控制中電壓幅值和頻率下垂系數(shù)。
[0084] 進一步，在基于二次控制的中型微電網(wǎng)控制中，通過引入二次控制到微電網(wǎng)來消 除下垂控制帶來的電壓幅值率跌落，得到如下的微電網(wǎng)輸出電壓和運行頻率表達式：
[0085]
(2)
[0086] 式中，Ese。和Wse。分別為微電網(wǎng)中電壓和頻率的二次控制補償量，P和Q分別為微網(wǎng) 中電路實時有功與無功功率值。
[0087] 二次電壓補償量Ese。和二次頻率補償量ω se。可分別表示為：
[008引
[0090] 式中，Gd(s)為低帶寬通信線產(chǎn)生的延時函數(shù)，受實際微電網(wǎng)結構與通信設備影 響。GE,sec(S)和Gu,sec(S)及GlPF(S)分別為二次電壓控制函數(shù)，二次頻率控制函數(shù)與低通濾波 函數(shù)，分別為：
[0091]
(5)
[0092] S2、建立等效于二次控制的基于BPF的延時免疫控制策略。由于本發(fā)明的控制方法 未加入通信線與額外的控制環(huán)，可消除由通信線產(chǎn)生的延時函數(shù)Gd(s)。考慮穩(wěn)態(tài)時有EV； = E*，護=0, w*mg= ω*且護=〇。則式(3)和(4)可化簡為：
[OOW]
銜
[0094] 把式(6)代入式(2)中，可得到基于BPF的電壓和頻率控制方程為：
[00巧]
巧
[0096]因此，含通信線的二次控制策略，即可等效為式(7)所示的基于BPF的延時免疫功 率均分算法。各DG單元實時檢測到的有功和無功功率通入BPF后得到微電網(wǎng)運行電壓幅值 與頻率，并進一步合成電壓參考值八b。。電壓參考值八bc、S相輸出電壓^,36。與；相全橋逆 變器側電流iL,abc的數(shù)據(jù)通過化rk變換轉換為dq坐標軸下分別為電壓參考值/dq、輸出電壓 Vc,dq和逆變器側電流U,dq。將V^q與輸出電壓Vc,dq相比較之后，通過比例一積分 (propcxrtional-integral，PI)電壓控制器可得到電流內環(huán)參考值，進一步與逆變器側電流 iL,dq作差，并通過PI電流控制器可得到各分布式電源的調制信號，最后通過正弦脈寬調制 (sinusoidal pulse wi化h modulation,SPWM)使得微電網(wǎng)能穩(wěn)定運行。
[0097] S3、建立基于微電網(wǎng)的小信號模型，得到基于BPF的延時免疫算法中各參數(shù)自適應 選取方案。不失一般性，W圖1所示兩個并聯(lián)的分布式電源為例，電壓幅值和頻率恢復方程 的小信號動態(tài)模型為：
[009引
巧）
[0099] 式中，Δ為小信號擾動量。
[0100] 將式(2)線性化后帶入式(8)可W得到：
[0101]
|9
[010^ 式中，Δ Qmeas和Δ Pmeas分別為平均有功和無功功率，將Qmeas和Pmeas線性化，可W得 到：
[0106] 為進一步分析并聯(lián)的分布式電源電壓特性，將輸出電壓在d-q軸上進行矢量分解， 若設Ed和Eq分別是輸出電壓的d軸和q軸分量，δ是E和Ed之間的相角差，可得到如下的線性方 程：
[0107]
科巧
[0108] 利用Δ ω(s) = sΔδ(s)，將式αl)和α2)相結合，可得到每個分布式電源的小信 號模型為：
[0114] 進一步，基于單個分布式電源的小信號模型，可得到并聯(lián)型分布式電源的功率小 信號模型為：
[0115]
(16)
[0116] 矩陣[門式中有：
[0117]
[0118] 如圖1所示，基于BPF的電壓和頻率控制方程是將下垂控制方程用如式（18)的改進 方程替代：
[0119]
[0120] 進一步需通過式（19)所代表的基于BPF的功率均分策略中高通和低通截止頻率關 系，確定BPF的截止頻率的范圍：
[0121]
[0122] 再結合式(20)中基于BPF的微電網(wǎng)系統(tǒng)小信號模型的傳遞矩陣T，可確定基于BPF 的功率均分策略的自適應控制系數(shù)：
[0123]
[0126]
(22)
[0127] 在如圖2所示的基于BPF的延時免疫功率均分控制框圖中，將各DG單元實時檢測到 的有功P和無功功率Q通入低通濾波器，再分別與有功功率參考值護和無功功率參考值護相 比較，將得到矯正后的有功和無功功率通過高通濾波器進行濾波，即可得到通過BPF后的微 電網(wǎng)運行電壓幅值與頻率。將微電網(wǎng)的運行頻率ωι對時間積分可得到各分布式電源的相 角S，并進一步將相角δ與移位V2后的相角及電壓幅值El可合成電壓外環(huán)的參考電壓v\bc。
[0128] 圖3為實施例中基于二次控制的孤島中型微電網(wǎng)在不均衡阻感線路下的仿真波形 圖。圖3(a)~k)分別為二次控制下各分布式電源的有功功率、運行頻率W及電壓幅值的動 態(tài)響應過程。通過引入式(2)所示的二次控制到微電網(wǎng)中，消除下垂控制帶來的電壓與頻率 跌落，其中二次控制比例與積分系數(shù)分別為0.6和2.4。如圖3所示的基于二次控制的孤島中 型微電網(wǎng)在不均衡阻感線路下各DG的仿真波形中，在Is處微電網(wǎng)接入負載，而在7s處斷開 第二個分布式電源。微型電網(wǎng)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的二次控制時，在Os~Is內由于微電網(wǎng)未接入 負載，各分布式電源的有功功率為0,電壓幅值和頻率均位于額定值處。在Is處，負載突發(fā)接 入微電網(wǎng)，受帶寬通信延時的影響，從圖3(b)和(C)可W看出，各分布式電源的電壓與頻率 幅值需要Is才能穩(wěn)定。進一步在不均衡阻感線路影響下，圖3(a)表明各分布式電源的功率 無法得到較好均分。在4s時，DG2中的二次控制通信線發(fā)生故障，DG2的電壓幅值和頻率大幅 度偏離額定值，并進一步影響各DG的功率均衡。在7s時，DG2脫離線路時，DG2輸出的有功功率 跌落到0,但從圖3(b)和(C)中可W看出，由于D&通信線故障，其電壓幅值和頻率仍偏離額 定值。因此，二次控制不能實現(xiàn)在不均衡阻感線路下的功率均分。此外，受通信線的影響，各 DG的運行電壓幅值與頻率經(jīng)過一定延時后才能恢復到額定值。
[0129] 圖4為基于本發(fā)明提出的基于BPF的通信延時免疫功率均分方法的動態(tài)響應過程， 圖4(a)~（C)分別為基于本發(fā)明提出的方法各DG的有功功率、運行頻率W及電壓幅值的動 態(tài)響應過程。在基于BPF的功率均分策略中，c〇c = 5Hz。進一步聯(lián)合式（19)與由式（20)表示 的基于BPF的微電網(wǎng)系統(tǒng)小信號模型，選取適合本實施案例中的孤島中型微電網(wǎng)的控制參 數(shù)，本發(fā)明選取1^。= 0.005山。=4山￡ = 0.001及41￡ = 0.6?？傻玫綀D3所示波形。從圖4(曰） ~k)可W看到，在Os~Is內由于微電網(wǎng)未接入負載，各分布式電源的有功功率為0,電壓幅 值和頻率均位于額定值處。與圖3(a)-樣，圖4(a)表明在Is處，微電網(wǎng)受負載突發(fā)接入的影 響，有功功率能得到精確的均分。與含二次控制的孤島中型微電網(wǎng)控制方法不同的是，各DG 的電壓幅值在0.3s內即能恢復到額定值，電壓幅值和頻率的偏離程度<0.02% (如圖4(b) 和(C)所示）。從圖4(b)和(C)還可W看出，在7s時DG2脫離線路時，但電壓幅值和頻率卻不受 分布式電源脫離微電網(wǎng)的影響。因此，本發(fā)明提出的基于BPF的通信延時免疫功率均分方法 對DG掉線和負載突變具有很強的魯棒性，能夠快速恢復微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓幅值和頻率的偏差 量時精確均分各DG的功率。
[0130] 本領域的普通技術人員將會意識到，運里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于運樣的特別陳述和實施例。本領域的 普通技術人員可W根據(jù)本發(fā)明公開的運些技術啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質的其它各 種具體變形和組合，運些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種基于BPF的延時免疫功率均分算法，其特征在于，包括如下步驟： S1，建立含不均衡阻感線路的中型微電網(wǎng)模型，通過二次控制消除下垂控制引起的電 壓幅值和頻率跌落； S2，設計基于BPF的延時免疫控制策略，分析該功率均分法與二次控制策略之間的等效 性，以及BPF方法中低通截止頻率與高通截止頻率的物理意義； S3，建立基于微電網(wǎng)的小信號模型，分析基于BPF的延時免疫功率均分算法中各參數(shù)選 取方案;利用基于BPF的功率均分方法，在無需引入通信線下實現(xiàn)有功功率精確均分，同時 消除下垂控制帶來的電壓幅值和頻率跌落問題，實現(xiàn)微電網(wǎng)功率的快速無差控制。2. 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S1中建立含不均衡阻感線路的中型微電 網(wǎng)模型，采用基于二次控制消除下垂控制帶來的電壓幅值和頻率跌落的方法為： 511、 使用下垂控制技術表示微電網(wǎng)輸出電壓幅值和運行角頻率與對應的無功功率和 有功功率關系：(1) 式中，和分別為微電網(wǎng)運行的額定電壓幅值和額定角頻率TdPQi分別為通過低 通濾波器后測量的有功功率值與無功功率值，PilPQi#分別表示有功功率與無功功率的參 考值，m和πη分別表示下垂控制中電壓幅值和頻率下垂系數(shù)； 512、 通過引入二次控制消除下垂控制帶來的電壓幅值與頻率跌落，得到如下的微電網(wǎng) 輸出電壓幅值和運行頻率表達式：(2) 式中，Ese。和ω%。分別為微電網(wǎng)中電壓幅值和頻率的二次控制補償量； 式(2)中，二次電壓補償量Ese。和二次頻率補償量ω se?？煞謩e表不為：式中，Gd(s)為低帶寬通信線產(chǎn)生的延時函數(shù)，受實際微電網(wǎng)結構與通信設備影響； 6^%。(8)和6?#。(8)及(^「(8)分別為二次電壓控制函數(shù)，二次頻率控制函數(shù)與低通濾波函 數(shù)，分別為：3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中分析基于BPF的功率均分方法與 分層控制間的等效性，設計基于BPF的延時免疫功率均分算法的控制模型，具體方法為： S21、選擇無通信線的補償方式消除延時函數(shù)Gd(s);在穩(wěn)態(tài)時，有￡;,,=￡1(^ = 0;因此， 式(3)可化簡為：(6) 在含二次控制的微電網(wǎng)中，穩(wěn)態(tài)時'=〃/且= 則在無需通信線補償方式下Gd(s)仍 為0;此時，式(4)可化簡為：Π) 把式(6)代入式(2)中，可得到基于BPF的電壓控制方程為：(8) 把式(7)代入式(2)中，可得到基于BPF的頻率控制方程為：(9) 因此，無帶寬通信線的二次控制算法可等效為式(8)和式(9)所示的基于BPF的控制方 程； 式(8)和(9)解釋了基于BPF的控制方程中截止頻率的物理意義:較小的截止頻率為下 垂控制中低通濾波器中截止頻率，較大的截止頻率由原二次控制中比例一積分 (proportional-integral，PI)調節(jié)器中的比例與積分系數(shù)決定；因此，設計基于BPF的控制 策略需滿足：(10)4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中建立基于微電網(wǎng)的小信號模型， 求取基于BPF的自適應高通截止頻率與改進下垂系數(shù)的設計與選取，具體方法為： S31、以分析兩個并聯(lián)的分布式電源為例，電壓幅值和頻率恢復方程的小信號動態(tài)模型 為： (11) (12) k〇 式中，A為小信號擾動量； 將式(2)線性化后帶入式(11)可以得到： 式中，Δ Qmeas和Δ Pmeas分別為平均有功和無功功率，將和Pmeas線性化，可以得到：(13) 將式(12)和（13)相結合，可進一步得到如下方程：為進一步分析并聯(lián)的分布式電源電壓特性，將輸出電壓在d_q軸上進行矢量分解，若設 Ed和Eq分別是輸出電壓的d軸和q軸分量，δ是E和Ed之間的相角差，可得到如下的線性方程：利用△ 〇(8) = 84 5(8)，將式（14)和（15)相結合，可得到每個分布式電源的小信號模 型為：式中，MER5X5而EER5X2,式中矩陣Μ為：S32、基于單個分布式電源的小信號模型，進一步建立并聯(lián)型分布式電源的功率小信號 模型為：根據(jù)式(16)和（19)，基于BPF的微電網(wǎng)系統(tǒng)信號模型可以推導得到：進一步地，通過傳遞矩陣T與式（10)的限制條件，能夠設計出基于BPF功率控制策略中 相應的自適應高通截止頻率與下垂系數(shù)，實現(xiàn)微電網(wǎng)電壓幅值和頻率偏差補償及各分布式 電源間功率的精確均分。
【文檔編號】H02J3/46GK105870978SQ201610319221
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】韓楊, 李紅, 沈攀, 楊平, 熊靜琪
【申請人】電子科技大學