基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法

本发明涉功率分配，尤其涉及基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法。

背景技术：

1、光伏单元既能输出直流电，还能输出交流电，能够更便捷地接入交直流混合微电网运行。同时，交直流混合微电网兼具交流微电网无需换流站、稳定供应电力的优点，及直流微电网损耗低、控制简单、转换效率高的优点。

2、然而，光伏交直流混合微电网因光伏输出功率具有波动性与随机性、分布式电源存在间歇性特点，使得系统功率分配不合理，母线电压震荡，难以保障系统安全稳定的运行；若光伏交直流混合微电网功率未结合光伏单元组件容量、逆变器容量进行分配，则容易缩短微电网设备寿命、增加系统运行风险，降低系统稳定性。

3、文献optimizing the droop characteristics of ac/dc hybrid microgridsfor precise power sharing，基于下垂控制策略，优化交直流混合微电网下垂特性，使系统功率分配达到最优；文献基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略研究，综合考虑叠加频率的情况，构建交流电压频率与输出电流的改进下垂控制策略，调节微电网输出电压并精准分配电路电流，再采取电压二次补偿和虚拟电阻引入措施，快速恢复母线电压，优化功率分配模式，防止系统紊乱。

4、上述方法主要围绕怎样推动光伏系统与储能系统协调运行，以及母线电压波动抑制两方面展开；且主要针对储能进行研究。

技术实现思路

1、针对现有方法的不足，本发明以交直流混合微电网光伏单元为分析对象，针对母线电压波动抑制和微电网稳定性问题，对光伏交直流混合微电网功率分配问题进行研究；推导了系统电压传递函数及电路阻抗传递函数，提出交直流混合微电网线路阻抗计算方法并改进下垂控制方程，评估光伏交直流混合微电网功率分配情况及系统稳定性。

2、本发明所采用的技术方案是：基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法包括以下步骤：

3、步骤一、同步获取光伏交直流混合微电网的母线电压、变流器的电流与电压值；

4、作为本发明的一种优选实施方式，光伏交直流混合微电网包括通过公共耦合点连接的交流微网和直流微网。

5、作为本发明的一种优选实施方式，直流微网包括通过直流母线连接的分布式电源变流器、电网、光伏和直流负载。

6、作为本发明的一种优选实施方式，交流微网包括通过交流母线连接的分布式电源变流器、电网、光伏和交流负载。

7、作为本发明的一种优选实施方式，同步获取是利用gps卫星信号同步接收器进行同步检测。

8、步骤二、计算变流器与控制器的旋转相角；

9、作为本发明的一种优选实施方式，变流器与控制器的旋转相角的公式为：

10、rpa＝mdo{2πf0t,2π} (6)

11、式中，rpa为旋转相角，f0为脉冲频率；mdo为余函数；t为时间。

12、步骤三、利用dp坐标变换得到变流器的相位、电压输出值的波动幅值；

13、作为本发明的一种优选实施方式，电压输出值的波动幅值的公式为：

14、

15、式中，ud、uq为电压输出值坐标变换后的数值。

16、作为本发明的一种优选实施方式，相位输出值的波动幅值的公式为：

17、

18、式中，ud、uq为电压输出值坐标变换后的数值。

19、步骤四、计算光伏交直流混合微电网的线路阻抗，并将线路阻抗设置为虚拟阻抗；

20、作为本发明的一种优选实施方式，线路阻抗的公式为：

21、

22、式中，ufa为变流器电压输出值的波动幅值；为变流器电流输出值相角；ubv为母线电压的波动幅值；为母线电压相角；ifa为变流器电流输出值的波动幅值；为变流器电压输出值相角。

23、步骤五、利用虚拟阻抗和下垂系数进行改进u-i下垂控制。

24、作为本发明的一种优选实施方式，改进u-i下垂控制的公式为：

25、ue＝u0+rlii0i＝uk-(ki-rvni)i0i (10)

26、式中，uk为空载电压，v；ki为下垂系数，i指第i台变流器，i0i为母线电流；k表示空载状态。

27、本发明的有益效果：

28、1、改进u-i下垂控制策略，在光伏交直流混合微电网系统中引入虚拟负阻抗，在传统u-i下垂控制策略中添加基于虚拟阻抗的电压补偿环节，有效消除母线电压误差，抑制光伏交直流混合微电网母线电压波动，提高光伏交直流混合微电网光伏发电系统运行稳定性；

29、2、调节虚拟阻抗，并基于虚拟阻抗补偿建立改进u-i下垂控制策略，推导出光伏交直流混合微电网系统的电压传递函数、电路阻抗传递函数，进而明确主要参数对系统稳定性的影响；当所加线路抗阻参数设置合理，一定程度上提高光伏交直流混合微电网系统运行稳定性；

30、3、经过仿真实验分析，改进u-i下垂控制能够实时辨识线路阻抗，并通过虚拟负阻抗进行有效线路阻抗补偿，改善光伏交直流混合微电网功率分配性能，去除母线电压不稳定与电流输出值波动的矛盾，增强光伏交直流混合微电网系统运行稳定性。

1.基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，线路阻抗的公式为：

3.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，改进u-i下垂控制的公式为：

4.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，变流器与控制器的旋转相角的公式为：

5.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，电压输出值的波动幅值的公式为：

6.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，相位输出值的波动幅值的公式为：

7.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，光伏交直流混合微电网包括通过公共耦合点连接的交流微网和直流微网。

8.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，直流微网包括通过直流母线连接的分布式电源变流器、电网、光伏和直流负载。

9.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，交流微网包括通过交流母线连接的分布式电源变流器、电网、光伏和交流负载。

10.根据权利要求1所述的基于改进下垂控制策略的光伏交直流混合功率分配方法，其特征在于，同步获取是利用gps卫星信号同步接收器进行同步检测。