微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析 analysis of power decoupling mechanism for droop control with virtual inductance in a microgrid.pdfVIP

第 36卷 第 7期 电 力 系 统 自 动 化 V01．36 No．7 2012年 4月 10 日 AutomationofElectricPowerSystems Apr．10，2012 微 电网下垂控制中虚拟 电抗的功率解耦机理分析 程军照 ，李澍森 ，吴在军。，陈江波 (1．国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司 (武汉院区)，湖北省武汉市 430074； 2．东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096) 摘要 ：下垂控制在逆变器型微 电网控制 中得到 了广泛应用。当线路呈 阻性 时，有功功率和无功功 率存在较强耦合 ，影响了下垂控制的性能。 目前提 出了两大类解决方法：一类方法通过控制参数的 选取使逆变器的等效输 出阻抗在基频段呈感性 ，但该方法的输 出阻抗受制于控制参数并且存在较 大缺陷；另一类方法用逆变器输 出电流和虚拟阻抗计算电压降，从指令 电压 中减去该 电压 降，达到 模拟实际阻抗的作用，效果更优，但对其机理缺乏 阐述 ，且存在逆变器输 出电压偏差 问题 。文 中分 析 了上述两大类方法的缺 陷，探讨 了一种虚拟 电抗与虚拟发 电机相结合的下垂控制方法，从理论上 阐明其可行性并给 出了具体 实现方法。MATLAB仿真表 明了所提 出方法的有效性。 关键词 ：微 电网；逆变器；独立运行；下垂控制；虚拟 电抗；功率解耦 0 引言 环流 ，其虚拟 电阻的产生原理和文献 [8]类似 。文 献[11]通过参数设计 ，使逆变器的输 出阻抗为感性 ， 微电网是由小型分布式电源 (DG)、储能设备及 但该方法的效果受制于电压 、电流环控制参数 。文 负荷组成的有机整体 ，具有并 网和独立 2种运行模 献[12]利用虚拟 电抗实现有功功率和无功功率的解 式 ，是 国内外 的研究热点l1]。微 电网的控制方式可 耦 ，取得了较好效果。但文献[8]和文献[12]都忽略 分为主从式和对等式两大类 。前者利用全局信息实 了一个重要 问题 ，那就是虚拟阻抗会对功率产生影 现控制 ，对通信的要求较高；后者利用本地信息实现 响(暂且称之为虚拟功率 ，具体含义下文解释)，该功 控制 ，鲁棒性较好 ，有利于实现 即插 即用 ，受到了广 率和 DG的输出功率是有 区别的。引入虚拟阻抗只 泛关注 。 能说明利用下垂控制可以实现虚拟有功功率和无功 对等控制的一个重要手段是将传统 电网中的功 功率的解耦 ；而文献[8]和文献[12]在利用下垂法计 率下垂特性引入到微电网中，利用 P_．厂和Q— 下垂 算 V，厂指令值时，直接使用 了DG的实际输 出有功 特性 ，实现对有功功率和无功功率的无互联线控制。 功率和无功功率 ，且没有说明这样是否可行 ，为什么 在感性线路环境中，下垂控制可取得较好效果 ，而微 可行 ，导致了另一个隐藏问题。 电网线路多呈 阻性 ，因而影响了下垂控制的效果 。 本文分析了文献 [11]方法的不足，并特别剖析