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微网中可维持母线电压恒定的下垂控制 　　摘要：由于传统下垂控制会使电压幅值和频率产生偏移，瞬时响应速度受限，以及由于线路阻抗不匹配所造成的环流等问题，提出了基于线路压降补偿的可减小微网母线电压幅值偏移的下垂控制理论，并且该方法可维持逆变电源本地输出电压幅值和频率的稳定。针对实际低压微网系统中线路阻抗为阻性，首先忽略线路阻抗中感抗成分，修正传统下垂控制模型，改进系统稳定性和瞬态响应；其次基于传统电网中二次调频理论，控制器增加电压幅值和频率的无差调节，维持逆变电源本地输出电压幅值和频率的稳定；再次，考虑逆变器到微网母线之间传输线上的电压降，控制器再加入传输线路压降补偿。最后通过仿真验证了所提出方法的正确性 关键词：微电网母线；下垂控制；电压稳定；频率恒定；分布式发电 中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00 1 引言 化石燃料是现阶段人类所需能源的主要来源，但化石能源的不可再生性及其大规模使用造成的环境问题使其面临着双重压力。因而人们在寻求一种可再生环境友好型的绿色能源来补充化石能源，甚至是替代化石能源。风能，太阳能生物能源都是解决的途径，但现今上述可再生能源 的使用通常是以分布式能源出现的，分布式能源 又通过微电网的形式间接的接入主电网，因而微 网中分布式能源的控制方式成为研究的热点 现今已有的微网中分布式能源的控制方式有主从控制方法，平均电流控制方法，以及频率电压的下垂控制[1] 主从控制方法选定一个电压源逆变电源做为主控单元，其他的分布式电源做为从属单元，主控单元负责维持系统中电压幅值和频率的稳定，并且产生从属单元所需的电流信号[2-3]。主从控制有其自身的优点，就是无需锁相环节，并且达到很好的负载分配的效果，并且线路阻抗的特性不影响负载分配的效果。但其自身也存在着很严重的缺陷，其系统冗余性差，主控节点的失控会导致整个系统的不稳定，且整个系统的稳定依靠从属单元达到一定的数量，以及主控单元与从属单元需要通信和控制总线进行连接，因而对分布式发电来说可靠性差 平均电流法通过检测母线电流信号，按比例产生分布式电源自身的电流给定信号，具有一定的优点：达到了很好的负载分配效果，瞬时响应较快，并且能够减小环流[4-6]。这种方法也有很多局限之处，由于要检测负载电流以及确定系统中分布式电源的数量，因而采用平均电流控制的系统不易扩展，并且其间有互联线的存在，降低了系统的稳定性，冗余性，使分布式的概念大打折扣 下垂控制基于检测本地信号，真正实现了分布式控制，并且具有很高的稳定性及冗余性，使系统易于扩展。但是其缺点是使电压和频率造成了一定的偏移，基于功率检测的作用会降低系统的瞬态响应速度，以及逆变器之间由于线路阻抗特性的不同所造成的环流等问题[7] 但下垂控制一系列的改进方法将上述不足做了很大的改善。本文研究的情况为低压微电网 2 下垂控制分析 2.1 传统下垂控制 接入微网的分布式电源可以通过如图-1的电路进行等效 ，R为线路的等效感抗和阻抗。其传输的功率可由下式进行表示[8-9]： 当线路阻抗中，忽略阻抗R的作用时，其表达式可得到如下表达式[10]： 通过上式可以看出，有功功率主要和DG与微网母线电压的相位差有关，无功功率主要DG与微网的电压差值有关系，由于频率信号便于检测因而，传统下垂控制采用下列式子进行控制： fref为额定频率，Vref为额定电压幅值，kp，kq为下垂系数，P，Q为逆变器输出的有功和无功功率。当逆变器输出的有功功率增大时，频率会有一定的下降，当输出的无功增大时，电压会有微小的降低，这样最终实现了供电与负载的平衡和逆变器之间的功率分配[11]。关系可如图-2所示： 传统的下垂控制基于线路阻抗为感抗的模型，但实际中，低压系统中的线路阻抗为阻抗，因而通常为达到较为理想的控制效果在系统中串联电感，但是下垂控制在带来电压和频率偏移的同时，稳态和瞬态响应已不尽人意，源于控制环节线路阻抗模型与实际模型之间的差别[12]。因而可改进采用如下的反下垂控制的方法 2.2 反下垂控制 反下垂控制在（1）、（2）式的基础上，将线路组抗中的感抗成分X忽略掉，得到如下的控制方式： 此时电压和频率的控制入下式所示： 其控制框图如下所示： 反下垂控制在稳定性和瞬态响应方面比传统下垂控制有很大的改进，其原因是其控制部分采用的模型与实际模型更加接近。但是当输出功率增大时，反下垂控制的电压和频率会产生显著的偏移。因而进一步采用能够维持本地输出电压和频率稳定的改进的下垂控制 2.3 改进的下垂控制 基于传统电网中二次调频的理论，衍生出了改进的下垂控制