发明专利｜一种双层结构的微电网群电压控制方法

北极星输配电网今天为大家带来的是一种双层结构的微电网群电压控制方法。该发明的申请人为华南理工大学，发明人为王灿;杨苹;许志荣; 宋嗣博;何婷;张育嘉;郑成立;郑群儒。

摘要

本发明公开了一种双层结构的微电网群电压控制方法。针对串联结构的微电网群，该方法中将电压不平衡度划分为两个区域，当电压不平衡度较小时，由第一层控制作用;当电压不平衡度较大时，启动第二层控制，由第一层控制和第二层控制共同作用。第一层控制采用准比例谐振控制，其作用于微电网群中的主电源。第二层控制作用于微电网群中的联络线交换功率。该方法能够有效地保持微电网群的电压稳定，且在处理微电网群电压不平衡时能够取得较好的控制效果。

1 .一种双层结构的微电网群电压控制方法，其步骤是：

(1)采集微电网群电压、功率信息，根据功率信息判断电压不平衡度;

(2)当电压不平衡度<1%时，由第一层控制作用，保证微电网群的电压电能质量;

(3)当电压不平衡度>1%时，由第一层控制和第二层控制同时作用，在第一层控制的基础上，第二层控制通过调节微电网间联络线功率调节量从而达到改善电压不平衡度的目标。

2.根据权利要求1所述的一种双层结构的微电网群电压控制方法，其特征在于步骤(1)中的电压不平衡计算方法：

其中，Va、Vb和Vc分别表示A、B和C三相的相电压幅值，Vavg为三相相电压幅值的平均值。

3 .根据权利要求1所述的一种双层结构的微电网群电压控制方法，其特征在于步骤(2)中第一层控制的控制策略：

设计的准比例谐振控制器传递函数为：

该层电压控制策略是利用逆变器反馈电压以调节交流侧电压来保证输出电压的稳定，其采用电压外环电流内环的双环控制方案，且在α β坐标系下实现;双控制环均采用准比例谐振控制器 ,电压控制外环稳定变流器交流侧电压幅值和频率，并确定α轴和β轴电流参考值，电流控制内环按照电压外环给出的电流参考值实现电流的快速跟踪;其中：s为复频域算子，ω1为电网电压的角频率，ωc为与高增益区带宽相关的一个角频率，KP与KR为准比例谐振控制系数，α和β为坐标系的两条坐标轴。

4 .根据权利要求1所述的一种双层结构的微电网群电压控制方法，其特征在于步骤(3)中微电网群母线A、B、C三相与单相微电网的联络线交换功率的调节量计算公式：

ΔP1=Pa-min(Pa ,Pb,Pc)

ΔP2=Pb-min(Pa ,Pb,Pc)

ΔP3=Pc-min(Pa ,Pb,Pc)

其中，Pa、Pb和Pc分别表示微电网群母线A、B、C单相的输出功率;ΔP1、ΔP2和ΔP3分别表示微电网群母线A、B、C三相与单相微电网的联络线交换功率的调节量。

5 .根据权利要求1所述的一种双层结构的微电网群电压控制方法，其特征在于步骤(3)中各单相微电网的联络线交换功率调节量首先是通过改变各单相微电网中的光伏功率输出量来满足联络线交换功率的调节量，若光伏输出功率不能满足，则再调用储能，通过光伏和储能的共同作用以满足联络线交换功率的调节量。

技术领域

本发明属于微电网群的电压控制，涉及一种双层结构的微电网群电压控制方法。

背景技术

微电网是处于配电网末端的新型电能供给方案，可有效消纳间歇和分布式发电出力，并提高用户供电可靠性。当多个相邻的微电网之间存在互联互供所需的中低压配电线路时，形成微电网群落系统，简称微电网群。微电网群是微电网的深化和延续。微电网群在山区、边远村落、海岛群、城市配电网末端等具有广阔的应用前景，值得深入研究。

经对现有技术文献的检索发现，文献 《 串联和并联结构的多微网系统分层协调控制策略》( 周念成 ,金明 ,王强钢,苏适 ,严玉廷 .串联和并联结构的多微网系统分层协调控制策略[J].电力系统自动化 .2013;37(12):13-8 .)根据多微网间的串联和并联组网结构，设计了串、并联不同结构的多微网系统两级分层控制方案。针对多微网系统的联络线功率控制、并网和孤岛模式切换，提出串、并联结构的多微网中央控制器之间的协调配合策略。文献 《 自治型微电网群多元复合储能系统容量配置方法》(田培根 ,肖曦 ,丁若星 ,黄秀琼 .自治型微电网群多元复合储能系统容量配置方法[J].电力系统自动化 .2013(01):168-73 .)考虑能量型储能系统补充最大能量缺额和吸收最大的过剩能量、功率型储能系统平抑最大功率波动，提出了微网群主储能系统和子微网储能系统中不同类型储能系统的容量配置方法。文献 《 Supply-adequacy-based optimal construction of microgrids insmartdistribution systems》(Arefifar S A，Mohanmed Y A I，EL-Fouly T H M .Supplyadequacy-based optimal construction of microgrids in smartdistributionsystems[J].IEEE Transaction on Smart Grid，2012，3(3)：1491-1502 .)研究了微电网群的结构，以微电网负荷就地消纳最大化和微电网间交换功率最小化为目标，实现功率最优分配 ， 减 少年能 量 损耗 。文献 《 Multi-microg rid ene rg y sys tems o pe ra tionincorporating distribution-interline power flow controller》(Kargarian A ,Rahmani M .Multi-microgrid energy systems operation incorporatingdistribution-interline power flow controller[J].ELECTR POW SYST RES.2015;129:208-16 .)针对微电网群提出了一种多目标优化算法，其以运行费用，电压偏差和馈线拥挤度为优化目标。

以上关于微电网群的研究，主要集中在协调控制、容量配置和优化运行方面，鲜有对微电网群离网运行时出现的电压不平衡情形的分析研究。针对以上不足，本发明提出了一种双层结构的电压控制方法，该方法能够有效地保持微电网群的电压稳定，且在处理微电网群电压不平衡时能够取得较好的控制效果。