基于离散一致性算法的微网分布式二次谐波功率及电压协调控制

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随着非线性负载的广泛使用,其产生的大量谐波电流导致微网母线电压畸变,供电质量降低,同时由于线路阻抗差异、逆变器等效输出阻抗差异和容量差异,微网还面临着谐波功率不合理分配的问题,可能会导致某些较小容量的逆变器承担较大的谐波功率,出现过载、过热、损耗增加等问题,严重时危害微网的稳定运行。针对上述问题,本文提出了基于离散一致性算法的分布式二次谐波功率及电压协调控制方法。本文主要研究内容如下:(1)研究微网谐波电压补偿现状,总结出五种典型方法:谐波下垂法、公共耦合点谐波电压提取法、谐波电流前馈法、虚拟谐波阻抗法、虚拟谐波电导法。研究微网谐波功率控制现状,归纳整理为三种类型:分散式谐波功率控制、集中式谐波功率控制、分布式谐波功率控制。(2)介绍微网传统分层控制框架,分析微网电能质量与谐波功率分配机理。介绍传统分层控制中初级、二级控制层中的控制;基于谐波频率下的微网等效电路,分析微网电能质量、谐波功率分配机理与系统谐波阻抗之间的关系;通过串联负虚拟谐波电感重塑逆变器谐波阻抗,并计算微网谐波功率按照逆变器额定容量分配需要满足的阻抗条件。(3)提出微网分布式二次谐波功率及电压协调控制方法和分布式二次频率控制方法。分析微网频率偏移对逆变器谐波阻抗重塑精度的影响,提出分布式二次频率控制方法恢复系统频率至额定值,其中频率补偿量由各逆变器频率偏差根据离散一致性算法迭代得到;提出分布式二次谐波功率及电压协调控制方法,自适应改变负虚拟谐波电感值,实现微网谐波功率按照逆变器额定容量分配,同时提高母线电压质量,其中谐波功率控制量由各逆变器谐波视在功率标幺值根据离散一致性算法迭代得到。仿真结果验证了所提控制方法的有效性。(4)分析微网分布式二次谐波功率及电压协调控制方法的稳定性。基于阻抗比稳定性判据,分析串联负虚拟谐波电感对系统谐波稳定性的影响;通过节点导纳矩阵计算微网中各逆变器的阻抗比,分析得到各逆变器负虚拟谐波电感的临界值,将负虚拟谐波电感的临界值与设计取值范围进行对比,说明所提分布式二次谐波功率及电压协调控制方法的稳定性。仿真结果验证了理论分析结果的正确性。
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