一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)， 本發(fā)明還設(shè)及改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制方法。
【背景技術(shù)】
[000引微電網(wǎng)是由若干分布式電源值istributed Generation, DG)、儲(chǔ)能裝置和就地負(fù) 荷組成的可控系統(tǒng)，具有孤島和并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式，其中DG通常經(jīng)由電壓源變流器接入電 網(wǎng)。通常對(duì)DG應(yīng)用下垂特性來輸出期望的功率，W保證電網(wǎng)的潮流調(diào)節(jié)和電壓穩(wěn)定。當(dāng)微 電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)中電壓幅值和頻率的波動(dòng)會(huì)對(duì)微電網(wǎng)中的DG和負(fù)荷造成影響。并且 微電網(wǎng)容量小，大部分微電源具有間歇性和隨機(jī)性，通過電力電子裝置并網(wǎng)慣性小，因此當(dāng) 負(fù)荷變化時(shí)，微電網(wǎng)的頻率、電壓控制策略是微電網(wǎng)研究的關(guān)鍵問題。
[0003] 目前針對(duì)通過控制逆變器來調(diào)頻調(diào)幅方法主要有：通過利用下垂控制模仿傳統(tǒng)電 力系統(tǒng)的一次調(diào)頻（幅）和二次調(diào)頻（幅）作用；采用基于虛擬同步發(fā)電機(jī)思想實(shí)現(xiàn)功率 控制和調(diào)頻調(diào)壓控制的雙重功能。由于目前的方法均W模擬實(shí)際發(fā)電機(jī)為前提，限制了逆 變器的功能，而且變量較多且存在禪合關(guān)系，使PI參數(shù)的整定較為困難，增加了設(shè)備現(xiàn)場 調(diào)試的難度，延長了調(diào)試周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存 在的由于微電網(wǎng)容量小、慣性小，在負(fù)載變化時(shí)帶來的頻率、電壓偏差的問題。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制方法。
[0006] 本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是，一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)，包括一 對(duì)背靠背接入配電網(wǎng)和微電網(wǎng)之間的變流器VSC1和VSC2,變流器VSC1和VSC2之間并聯(lián) 有直流側(cè)電容C，變流器VSC1與配電網(wǎng)之間還依次連接有電抗器L1、電阻R1和開關(guān)斷路器 CB1，電阻R1和開關(guān)斷路器CB1之間還連接電容C1后接地，變流器VSC2與微電網(wǎng)之間還依 次連接有電抗器L2、電阻R2和開關(guān)斷路器CB2,電阻R2和開關(guān)斷路器CB2之間還連接電容 C2后接地。
[0007] 本發(fā)明第一技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，
[000引微電網(wǎng)由并聯(lián)連接在微電網(wǎng)母線上的分布式電源DG1和分布式電源DG2 W及就地 負(fù)載組成。
[0009] 本發(fā)明所采用的第二技術(shù)方案是，一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)的控制方 法，具體按照W下步驟實(shí)施：
[0010] 步驟1、首先對(duì)變流器VSC1進(jìn)行控制：
[0011] 由于背靠背變流器VSC1和變流器VSC2的直流側(cè)電容C分別與變流器VSC1和變 流器VSC2連接，因此直流側(cè)電容C的電壓叫。由兩側(cè)變流器VSC1和變流器VSC2流入直流 側(cè)的有功功率共同決定，直流側(cè)電容C的電壓計(jì)算公式具體如下：
[0012]
(1)
[0013]式（1)中，C為背靠背變流器VSCl和變流器VSC2間的直流側(cè)電容的容值，Udc為 直流側(cè)電容的電壓，Pi為變流器VSC1與配電網(wǎng)交換的有功功率，P2為變流器VSC2與微電 網(wǎng)交換的有功功率；
[0014] 步驟2、保持變流器VSC1輸出為單位功率因數(shù)，設(shè)變流器VSC1的無功電流的期望 值i<；= 0,結(jié)合步驟1中的式（1)，由此得到VSC1輸入/輸出電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的 有功和無功分量的期望值i/和i 分別為：
[0015]
(2)
[0016] 式（2)中，ipt和i 分別為電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的有功和無功分量的期望值， C為背靠背變流器VSC1和VSC2間的直流側(cè)電容的容值，叫。為直流側(cè)電容的電壓，I e I為 VSC1輸入/輸出電壓矢量的幅值；
[0017] 步驟3、將步驟2中得到的ipt和i 通過變換矩陣變換到S相靜止坐標(biāo)系，通過分 析轉(zhuǎn)換結(jié)果得到在=相靜止坐標(biāo)系上電流的期望值：
[0018]
(3)
[0019] 式（3)中，ipt和i分別為電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的有功和無功分量的期望值， i。*，、ib*，、C分別為電流在S相靜止坐標(biāo)系上的a, b，C相的期望電流；
[0020] 步驟4、根據(jù)步驟3得到的S相靜止坐標(biāo)系上的a, b，C相的期望電流i。/、ib/、 i。％采用滯環(huán)跟蹤PWM控制方式，得到變流器VSCl內(nèi)各個(gè)器件通斷的PWM信號(hào)，控制變流器 VSC1的實(shí)際輸入/輸出電流i。、ib、i。，使變流器VSC1的實(shí)際輸入/輸出電流i。、ib、i。滿足 W下條件：
[0024]步驟5、當(dāng)步驟4對(duì)變流器VSC1的控制結(jié)束后，再對(duì)變流器VSC2進(jìn)行控制：
[002引設(shè)變流器VSC2交流相電壓為U。，U。的表達(dá)式為；
[0026]
(7)
[0027]式（7)中，叫。為變流器VSC2直流側(cè)電壓，A為調(diào)制深度，5為變流器VSC2逆變 輸出電壓相對(duì)于微電網(wǎng)電源電壓的相角，《為角頻率；
[002引步驟6、由于存在實(shí)際損耗，變流器VSC2逆變輸出電壓U。與微電網(wǎng)電壓不同化存 在相角差s，變流器VSC2輸出電流i與微電網(wǎng)電壓u,也存在相角差，設(shè)c/t超前于L/i一個(gè) 相角8,用表達(dá)式表示為；
[0029]
(8)
[0030] 式做中，為微電網(wǎng)的等效電源，為變流器VSC2的等效電源，X表示串聯(lián)電 抗器L2的電抗，R表示變流器VSC2至微電網(wǎng)整個(gè)線路上的損耗與電阻R2的總和，/為變流 器VSC2輸出電流，
[003UWt/g的相位為參考，則存在如下關(guān)系：
[0034] 式巧）中，為微電網(wǎng)的等效電源，&為微電網(wǎng)的等效電源的電壓幅值，
[003引式（10)中，為變流器VSC2的等效電源，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，5 為變流器VSC2逆變輸出電壓相對(duì)于微電網(wǎng)電源電壓的相角，
[0036] 結(jié)合式（9)和式（10)，得出變流器VSC2的輸出電流/ :
[0037]
(11)
[003引式（11)中，為VSC2的等效電源，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，X表示串 聯(lián)電抗器L2的電抗，R表示變流器VSC2至微電網(wǎng)整個(gè)線路上的損耗與電阻R2的總和，町 為微電網(wǎng)的等效電源的電壓幅值，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，5為變流器VSC2逆 變輸出電壓相對(duì)于微電網(wǎng)電源電壓的相角，
[0039] 由于X>>R，變流器VSC2輸出電流/簡化為
[0040]
( 12)
[0041] 式（。）中，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，X表示串聯(lián)電抗器L2的電抗，U為 微電網(wǎng)的等效電源的電壓幅值，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，5為變流器VSC2逆變 輸出電壓相對(duì)于微電網(wǎng)電源電壓的相角，
[0042] 變流器VSC2與電網(wǎng)交換的復(fù)功率S為
[00 創(chuàng)
（13)
[0044] 式（蝴中，為微電網(wǎng)的等效電源，X表示串聯(lián)電抗器L2的電抗，/為變流器 VSC2輸出電流相量的共輛，U,為微電網(wǎng)的等效電源的電壓幅值，U。為變流器VSC2的等效電 源的電壓幅值，5為變流器VSC2逆變輸出電壓相對(duì)于微電網(wǎng)電源電壓的相角，
[0045] 綜上得到變流器VSC2與微電網(wǎng)交換的有功功率P和無功功率Q分別為：
[0046] (14)
[0047] 式（14)中，X表示串聯(lián)電抗器L2的電抗，U為微電網(wǎng)的等效電源的電壓幅值，U。 為VSC2的等效電源的電壓幅值，5為變流器VSC2逆變輸出電壓相對(duì)于微電網(wǎng)電源電壓的 相角，
[0048]結(jié)合式（14)、式（7)，將變流器VSC2與微電網(wǎng)交換的有功功率P和無功功率Q另 改寫如下：
[0049] (15)
[0050] 由式（巧）知；只要使變流器VSC2逆變輸出電壓U。與微電網(wǎng)電壓U,同步并且能 夠控制幅值U。和相位《t+S，則能夠?qū)崿F(xiàn)控制配電網(wǎng)和微電網(wǎng)之間交換有功P和無功功率 Q，保證微電網(wǎng)的供電質(zhì)量；
[0化1] 步驟7、當(dāng)對(duì)變流器VSC1和變流器VSC2的控制分別結(jié)束時(shí)，最后對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行控 制；
[0化引采用下垂控制法控制所述微電網(wǎng)中的分布