《新能源发电与控制技术 第4版》 课件 第7章 分布式能源与储能技术.ppt

*****************机械工业出版社1.对等控制由图可得式中，Z1=R1+jX1，Z2=R2+jX2，故两支路电流为两个储能单元的视在功率分别为*机械工业出版社1.对等控制可以看出，两个储能单元的电流I1、I2以及视在功率S1、S2都同时收到U1、U2以及线路参数Z0、Z1、Z2的影响。在线路参数一定时，要实现均流控制，令I1=I2，则：左右两边同时乘以U2并整理，得到：式中，φ1、φ2分别为U1、U2的相角，U1、U2分别为U1、U2的幅值。*机械工业出版社1.对等控制可将式中复数分量展开，使对应左右两边实、虚部分别相等，可得这说明，必须通过调节U1、U2、φ1、φ2四个量使上式两式成立，才能使I1=I2，任何一个量存在偏差都会导致环流出现。可见，在结构复杂的微电网申，尤其当各储能PCS间输出阻抗及线路参数存在差异时，很难准确地控制出力分配，易出现环流现象，导致个别PCS单元的电、热应力增大。*机械工业出版社2.下垂控制环流分析下垂控制的前提是PCS与接入点间的线路呈感性，即感抗远大于阻抗，XR,此时PCS的功率传输表达式为:可知，有功/无功可以通过频率/电压解耦控制，从而确定下垂关系为:下垂控制下的PCS具备了“自同步”能力，即使各PCS初始幅值、相位并不相同，通过动态调节也能够达到一致，有效抑制并联环流。*机械工业出版社2.下垂控制环流分析然而，在低压微电网中，线路的阻性明显增强，往往R与X都不能忽略，此时传输的功率表达式变为：由于有功/无功控制无法解耦，如果仍采用P-f/Q-V下垂，则会导致无功环流出现，严重时甚至导致PCS运行状态翻转。当XR时，i1与i2基本重合，环流ih很小，系统工作在合理范围内。随着线路中电阻R的增大，i1与i2的差异逐渐增大。当XR时，环流非常严重，增大了PCS的电应力和热应力，影响其使用寿命及安全性。*机械工业出版社3.虚拟电感原理及环流抑制通过调整控制策略，对低压线路的阻抗特性进行校正，使其重新呈感性，从而抑制并联环流。下图所示为单相PCS主电路，其中L与rL分别为滤波电感与寄生电阻，C为滤波电容,?u0与i0分别为输出电压与电流，Udc为直流母线电压。*机械工业出版社3.虚拟电感原理及环流抑制在左图所示的电压电流双闭环控制下，PCS可等效为右图所示的电压源串联输出阻抗的形式，其数学表达式为*机械工业出版社3.虚拟电感原理及环流抑制左图所示为虚拟电感的引入方式，引人虚拟电感后，PCS与母线之间的阻抗由三部分组成：PCS?输出阻抗Z0(s)、虚拟感抗ZD(s)和实际线路阻抗ZL(s)。其总等效阻抗Z(s)表现为三者串联相加的形式，如右图所示。*机械工业出版社4.主从下垂控制基于电压源/电流源的主从下垂控制模式，通过电压/频率下垂控制(?Voltage?and?Frequency?Droop?Control，VFDC)将部分储能单元控制为电压型电源，作为主组网电源；通过有功/无功下垂控制(?PQ?Droop?Control，PQDC)将另一部分储能单元控制为电流型电源，作为辅助组网电源。如图为一个电压源和一个电流源组成的主从并联系统等效图。*机械工业出版社4.主从下垂控制根据电路理论，得到故电压源输出视在功率为可见，S1与Z2无关，假设U1与线路参数给定，则S1仅由I2决定，故调节I2可以有效地控制S1。这也屏蔽了电压源并联系统中由于Z1≠Z2而给潮流控制带来的困难。*机械工业出版社4.主从下垂控制负荷端电压U0：该式表明，系统网损同样受控。上述分析说明，主从下垂控制系统中，由于电流源对功率的控制能力强，使得系统潮流易于控制，并可以间接地影响电压源出力，由于屏蔽了电流源支路阻抗对控制的影响，给控制带来了便利。该式表明，负荷端电压U0也与Z2无关，可以通过调节I2来控制U0。从线路损耗上来说，*机械工业出版社5.VFDCVFDC是种含下垂特性的电压型控制方案，根据检测的PCS端口输出的有功/无功功率，通过电压/电流双闭环控制PCS输出，作为组网电源建立微电网的频率与电压。VFDC控制策略图如下*机械工业出版社5.VFDC由下式计算出频率参考值fref与电压参考值Uref。式中，km为P-f下垂系数，kn为Q-V下垂系数，P0、Q0、f0、U0分别为设定的有功、无功、频率、电压基点。根据微电网容量与频率、电压偏差要求，合理设定下垂系数与基点，可以将微电网运行时的频率与电压偏差控制在合理范围之内。*机械工业出版社7.5分布式能源及储能技术的