考虑延时的孤岛微电网频率协同控制策略稳定性分析及改进

摘要

孤岛微电网中广泛使用下垂控制,其在负荷变化后会导致系统稳态频率偏离额定值.而传统集中式二次控制方法存在可靠性低、可拓展性不足等问题.基于分布式协同控制原理,设计了一种频率二次协同控制策略,以克服传统集中式二次控制的缺陷,使系统频率恢复到额定值.考虑到孤岛微电网系统内分布式电源之间通信条件限制和实际过程中数字电路采集时滞等因素造成的控制延时和通信延时,利用盖尔圆盘定理和奈奎斯特稳定判据分析了延时对频率二次协同控制策略稳定性造成的影响,提出一种计算控制延时临界值的方法,判断控制延时影响下的协同控制系统稳定性;针对控制延时对稳定性的影响,改进了频率二次协同控制策略,并给出了改进型协同控制策略的稳定性分析过程和参数设计方法;改进后的策略可以保证系统在更大的控制延时下稳定运行;最后通过Matlab/Simulink搭建了所研究的微电网的仿真模型.仿真结果表明:基于分布式协同控制原理设计的频率二次协同控制策略可以实现孤岛微电网系统的频率恢复;控制延时会影响分布式协同控制系统的稳定性,控制延时超出临界值会造成控制系统失稳.通过改进频率二次协同控制策略,可以提升分布式协同控制系统的稳定裕度,使其在更大的控制延时范围内保证微电网稳定运行.