隨著新能源分布式發(fā)電的發(fā)展，微電網(wǎng)受到了各國(guó)學(xué)者廣泛的關(guān)注。微電網(wǎng)是由分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置、電力電子變換器、監(jiān)控和保護(hù)裝置等構(gòu)成的中小型發(fā)配電單元，可以有效管理和實(shí)現(xiàn)分布式電源（Distributed Generation, DG）的靈活控制。

微電網(wǎng)的運(yùn)行模式包括孤島模式和并網(wǎng)模式，并可在兩種模式間進(jìn)行無(wú)縫切換。在孤島運(yùn)行模式下，并聯(lián)運(yùn)行的DG通常采用下垂控制來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的合理分配。傳統(tǒng)下垂控制模擬電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的行為，通過(guò)DG的頻率和電壓調(diào)整自身輸出功率。頻率是系統(tǒng)的全局變量，所以受控于系統(tǒng)頻率的有功功率可以實(shí)現(xiàn)均分。

而受控于系統(tǒng)電壓的無(wú)功功率由于各DG的線路阻抗不一致無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確均分，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生無(wú)功環(huán)流，影響電能輸送效率，嚴(yán)重時(shí)甚至引起系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。因此實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的精確均分，抑制無(wú)功環(huán)流是孤島交流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。

文獻(xiàn)[11-12]設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)線路觀測(cè)器，可基于本地信號(hào)較精確地辨識(shí)出線路阻抗的實(shí)際值，基于該線路辨識(shí)結(jié)果，可有效補(bǔ)償DG線路的不匹配電壓降，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率均分。但是該方法較為復(fù)雜，對(duì)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求很高，不適用于網(wǎng)狀等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

文獻(xiàn)[13-14]通過(guò)構(gòu)造虛擬電抗，增加各DG的等效輸出阻抗，改進(jìn)控制策略，提高了無(wú)功均分的精度，但是由于DG輸出阻抗的增加，會(huì)引起較大的電壓偏差。文獻(xiàn)[15-16]通過(guò)虛擬電容算法模擬逆變器輸出端的并聯(lián)電容特性，并根據(jù)線路阻抗差異自適應(yīng)補(bǔ)償線路阻抗壓降。但該算法中對(duì)輸出電壓進(jìn)行兩次微分，微分運(yùn)算使得高頻噪聲放大和輸出電壓畸變，會(huì)降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。

文獻(xiàn)[17]提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)下垂系數(shù)的方法，將基準(zhǔn)逆變器的輸出功率與各DG的輸出功率相比較，并自適應(yīng)地調(diào)節(jié)各逆變器的下垂系數(shù)，該方法有效地減小或消除了由線路阻抗不一致引起的系統(tǒng)環(huán)流，實(shí)現(xiàn)了功率均分，但是該方法在計(jì)算下垂系數(shù)時(shí)需要利用DG之間的信息，對(duì)于通信帶寬要求較高。

基于以上分析，本文提出了基于同步補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)下垂控制策略。根據(jù)DG的輸出電壓生成同步信號(hào)，通過(guò)該信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率均分和電壓恢復(fù)，隨后設(shè)計(jì)兩種模式協(xié)調(diào)運(yùn)行策略，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率均分且輸出電壓在額定值附近。本方法僅需低帶寬的通信，無(wú)需利用DG之間的信息，保證了微電網(wǎng)“即插即用”。

圖1 微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

圖4 結(jié)構(gòu)控制框圖

圖11 基于RTDS的實(shí)驗(yàn)框圖

結(jié)論

本文主要研究了交流微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)多DG并聯(lián)運(yùn)行無(wú)功均分問(wèn)題，具體工作如下：

1）基于微電網(wǎng)電壓-無(wú)功下垂特性，分析了同等容量DG間無(wú)功出力分配不均的原因，提出了一種利用基于同步補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)下垂控制策略。該方法在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)DG的輸出電壓生成同步信號(hào)S1、S2。

當(dāng)DG工作在無(wú)功均分模式時(shí)，按采樣周期同步補(bǔ)償下垂特性的電壓偏置，使得無(wú)功功率均分精度逐漸提高；當(dāng)DG工作在電壓恢復(fù)模式時(shí)，在不影響無(wú)功分配精度的同時(shí)同步補(bǔ)償電壓偏置。通過(guò)穩(wěn)定性分析，探討關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

2）設(shè)計(jì)無(wú)功均分模式和電壓恢復(fù)模式的協(xié)調(diào)控制策略，使得系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，DG輸出的無(wú)功功率實(shí)現(xiàn)均分，且輸出電壓保持在額定值附近。本方法對(duì)通信帶寬要求較低，具有較強(qiáng)的魯棒性，算法簡(jiǎn)單，無(wú)需利用DG之間的信息，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)各DG的“即插即用”。

3）設(shè)計(jì)仿真和RTDS實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文提出策略的正確性和有效性。