兼顾微电网中分布式电源功率均分和母线电压质量改善的控制策略

摘要

微电网由于集成了可再生能源、发电成本低、供电可靠性高、环保、即插即用等优点而得到广泛应用。非线性负载以及大量的电力电子设备给微电网系统带来了大量的谐波。同时，由于各个分布式电源（Distributed Generation,DG)距离公共母线的线路阻抗不一致，导致并联DG系统存在基波环流和谐波环流的问题，严重时会影响DG并联系统的稳定运行，并且线路阻抗的存在会影响公共点母线电压质量，孤岛微电网中并联各DG之间的功率均分以及微电网电压质量改善成了现在研究的热点。因此本文以含并联DG的孤岛微电网为研究对象，设计合理的控制策略抑制DG之问的环流以及改善电压质量。　　首先，本文逑立了孤岛微电网下DG并联系统的数学投型，在阐述传统下垂控制策略基本原理的基础上，推导该并联系统在基波域与谐波域的等效模型，分析了基波环流、谐波环流以及影响母线电压质量的根本原因。　　其次，在等效模型基础上，本文从基波环流、谐波环流以及母线电压质量三方而进行综合考虑，针对基波环流问题采用了基于积分环节的下垂控制，通过在下垂控制中引入积分环节来解除线路阻抗与有功功率的制衡关系，从而使得线路阻抗的差异不影响有功功率的分配，进而抑制基波环流。针对谐波环流及电压质量问题，分析了基于定值虚拟谐波阻抗、负虛拟谐波阻抗、自适应虛拟谐波阻抗三种传统谐波功率均分方法的特点及其缺点。在此基础上，提出了一种改善电压质量的谐波功率均分策略，重塑系统在谐波域的等效阻抗，动态调整谐波域的等效阻抗来抑制谐波环流和改善母线电压质量，并进行了谐波环流偏差分析、电压质量分析及稳定性分析。　　最后，搭建基于PSIM仿真软件的含DG并联微电网系统仿真模型以及基于STM32F407ZG芯片的两台单相逆变器并联系统实验平台，对本文所提策略与传统的谐波功率均分策略进行了仿真及实验对比，结果验证了所提策略的正确性与可行性。

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