電網(wǎng)供電的電壓質(zhì)量。當微電網(wǎng)中由于無 功功率引起微電網(wǎng)電壓幅值偏差時，可W通過VSC2向微電網(wǎng)提供感性或容性無功功率來 調(diào)節(jié)電壓幅值。
【主權(quán)項】
1. 一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一對背靠背接入配電網(wǎng) (1)和微電網(wǎng)（2)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，所述變流器VSC1與配電網(wǎng)（1)之間還依次連接有電抗器L1、電阻R1和開關(guān)斷路器CB1， 所述電阻R1和開關(guān)斷路器CB1之間還連接電容C1后接地，所述變流器VSC2與微電網(wǎng)（2) 之間還依次連接有電抗器L2、電阻R2和開關(guān)斷路器CB2,所述電阻R2和開關(guān)斷路器CB2之 間還連接電容C2后接地。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微 電網(wǎng)（2)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以及就地負載組 成。3. -種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施： 步驟1、首先對變流器VSC1進行控制： 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ud。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的電壓計算公式具體如下：式⑴中，C為背靠背變流器VSC1和變流器VSC2間的直流側(cè)電容的容值，ud。為直流 側(cè)電容的電壓，PiS變流器VSC1與配電網(wǎng)（1)交換的有功功率，P2s變流器VSC2與微電 網(wǎng)⑵交換的有功功率； 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 =〇,結(jié)合所述步驟1中的式（1)，由此得到VSC1輸入/輸出電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上的有 功和無功分量的期望值i/和i分別為：式（2)中，i/和分別為電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標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，ud。為直流側(cè)電容的電壓，|e|為VSC1 輸入/輸出電壓矢量的幅值； 步驟3、將所述步驟2中得到的i/和iq#通過變換矩陣變換到三相靜止坐標系，通過分 析轉(zhuǎn)換結(jié)果得到在三相靜止坐標系上電流的期望值：式（3)中，i/和iq#分別為電流在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上的有功和無功分量的期望值，i二、i，、i/分別為電流在三相靜止坐標系上的a，b，c相的期望電流； 步驟4、根據(jù)所述步驟3得到的三相靜止坐標系上的a，b，c相的期望電流ia/、ib/、 i。％采用滯環(huán)跟蹤PWM控制方式，得到變流器VSC1內(nèi)各個器件通斷的PWM信號，控制變流器 VSC1的實際輸入/輸出電流ia、ib、i。，使變流器VSC1的實際輸入/輸出電流ia、ib、i。滿足 以下條件： . .* /,I? " a . lb=lb， . .*h=lc' 步驟5、當所述步驟4對變流器VSC1的控制結(jié)束后，再對變流器VSC2進行控制： 設(shè)變流器VSC2交流相電壓為u。，u。的表達式為：式（7)中，Ud。為變流器VSC2直流側(cè)電壓，A為調(diào)制深度，S為變流器VSC2逆變輸出 電壓相對于微電網(wǎng)電源電壓的相角，《為角頻率； 步驟6、由于存在實際損耗，變流器VSC2逆變輸出電壓u。與微電網(wǎng)電壓不同相，存在相 角差S，變流器VSC2輸出電流i與微電網(wǎng)電壓us也存在相角差，設(shè)R超前于％-個相角 8,用表達式表示為：式⑶中，6'、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)整個線路上的損耗與電阻R2的總和，/為變流器VSC2輸出電流， 以的相位為參考，則存在如下關(guān)系：式（9)中，[^為微電網(wǎng)（2)的等效電源，1為微電網(wǎng)（2)的等效電源的電壓幅值， 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，S為變 流器VSC2逆變輸出電壓相對于微電網(wǎng)電源電壓的相角， 結(jié)合式（9)和式（10)，得出變流器VSC2的輸出電流/: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)（2)整個線路上的損耗與電阻R2的總和，Us 為微電網(wǎng)（2)的等效電源的電壓幅值，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，S為變流器VSC2 逆變輸出電壓相對于微電網(wǎng)電源電壓的相角， 由于X> >R，變流器VSC2輸出電流/簡化為式（12)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，US為微電 網(wǎng)⑵的等效電源的電壓幅值，U。為VSC2的等效電源的電壓幅值，S為變流器VSC2逆變 輸出電壓相對于微電網(wǎng)電源電壓的相角， 變流器VSC2與電網(wǎng)交換的復(fù)功率S為式（13)中，％為微電網(wǎng)⑵的等效電源，X表示串聯(lián)電抗器L2的電抗，/為變流器 VSC2輸出電流相量的共軛，1為微電網(wǎng)（2)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，S為變流器VSC2逆變輸出電壓相對于微電網(wǎng)電源電壓的相角， 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：式（14)中，X表示串聯(lián)電抗器L2的電抗，1為微電網(wǎng)（2)的等效電源的電壓幅值，U。 為VSC2的等效電源的電壓幅值，S為變流器VSC2逆變輸出電壓相對于微電網(wǎng)電源電壓的 相角， 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：由式（15)知：只要使變流器VSC2逆變輸出電壓u。與微電網(wǎng)電壓us同步并且能夠控制 幅值U。和相位wt+S，則能夠?qū)崿F(xiàn)控制配電網(wǎng)（1)和微電網(wǎng)（2)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； 步驟7、當對變流器VSC1和變流器VSC2的控制分別結(jié)束時，最后對微電網(wǎng)進行控制： 采用下垂控制法控制所述微電網(wǎng)（2)中的分布式電源DG，得到微電網(wǎng)（2)中頻率增量 Af與有功功率增量AP之間的關(guān)系為：式中，Pc)*微電網(wǎng)（2)在額定運行狀態(tài)時的有功功率，匕為微電網(wǎng)（2)在額定運行狀 態(tài)時的頻率，AP為負荷增加導(dǎo)致微電網(wǎng)（2)輸出有功功率的增加值，為當負荷增加導(dǎo)致 微電網(wǎng)（2)輸出有功功率增加AP時微電網(wǎng)（2)的變化后的頻率值，Af為負荷增加導(dǎo)致 微電網(wǎng)（2)頻率的變化值，Pl為當負荷增加導(dǎo)致微電網(wǎng)（2)頻率的變化Af時微電網(wǎng)有功 功率變化后的值，kPf為有功功率-頻率（P-f)下垂控制的下垂系數(shù)， 同理可得電壓增量AU與無功功率增量AQ之間的關(guān)系為：式中，Qc)*微電網(wǎng)（2)在額定運行狀態(tài)時的無功功率，h為微電網(wǎng)（2)在額定運行狀 態(tài)時的電壓幅值，AQ為負荷增加導(dǎo)致微電網(wǎng)（2)輸出無功功率的增加值，％為當負荷增加 導(dǎo)致微電網(wǎng)（2)輸出無功功率增加AQ時，微電網(wǎng)（2)變化后的電壓幅值，AU為負荷增加 導(dǎo)致微電網(wǎng)（2)電壓幅值的變化值，Qi為當負荷增加導(dǎo)致微電網(wǎng)（2)電壓幅值變化AU時 微電網(wǎng)無功功率變化后的值，kQU為無功功率-電壓（Q-U)下垂控制的下垂系數(shù)； 步驟8、當所述步驟7對微電網(wǎng)（2)控制完畢后，然后再通過所述步驟5對變流器VSC2 進行控制進而實現(xiàn)微電網(wǎng)（2)電壓頻率的無差調(diào)節(jié)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制方法，其特征在于，所述步 驟3中換矩陣TaWrJ^表達式具體為：式（4)中，w為角頻率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制系統(tǒng)，包括一對背靠背接入配電網(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，本發(fā)明還公開了改善微電網(wǎng)電壓質(zhì)量的控制方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于微電網(wǎng)容量小、慣性小，在負載變化時帶來的頻率、電壓偏差的問題。
【IPC分類】H02J3/12
【公開號】CN104917184
【申請?zhí)枴緾N201510337095
【發(fā)明人】張曉濱, 程思雨, 張攀, 楊波, 曾光
【申請人】西安理工大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月17日