基于下垂控制的微电网变流器并网运行控制方法改进

0，、，，，、。、［1］。，“”，、、、，［2］。（）。3：grid-feeding、grid-forminggrid-supporting［3］。grid-feeding，；grid-forming，；grid-supporting，，。grid-supporting（）。2。［4］、［5］［6］。，，。［7］，，，。［8］，，，，，。、、（），，，。，，，，。11.11。，Lf、CfLg、，Zline。12。E∠φ，U∠0°，Zout。［9］，Zvirtual。P-f、Q-U：，。，，。，，。。，15%，。：；；；；；；：TM46：ADOI：10.3969／j.issn.1006－6047.2014.04.011，，，（，100044）：2013－11－11；：2013－12－16：（863）（2011-AA05A306）ProjectsupportedbytheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina（863Program）（2011AA05A306）ElectricPowerAutomationEquipmentVol．34No．4Apr.20143442014434［10］。2ZoutZvirtualZ（Z=Zout+Zvirtual+Zline）［9］。：P=EUsinφZ≈EUZφQ=EUcosφ-U2Z≈UZ（E-U≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈）（1），（ω=dφ／dt），，（2）：ω*=ωN-mPNE*=EN-nQNN（2），ωN；EN；mn；PN、QN；ω*；E*。1.2、［11-14］，3，［14］。22.1，，，3。h，23h4。4，E（h）h，3［14］，，3U*αβ，4E（h）0；U（h）h；Zout、ZvirtualZline1。4，hU（h），h：I（h）=-U（h）Zout+Zvirtual+Zline（3），Zvirtualh，，Zvirtual［9］，3，，［15］。2.2［16］。，，。ZoutZvirtualZlineE∠φU∠0°21Fig.2EquivalentcircuitofmicrogridconverterinFig.11Fig.1Circuitofgrid-connectionoperationofmicrogridconverterUCCfZlineUgridLfLg3Fig.3Blockdiagramofgrid-connectedconvertercontrolLgIabcabcαβLfILabcCfabcαβabcαβUdcPWMabcαβ++kriss2+ω02+kpi鄱h＝5，7nkrihss2+（ω0h）2+2kruωcss2+2ωcs+ω02kpu鄱h＝5，7n2kruhωchss2+2ωchs+（ω0h）2+++abcαβ+--U*αβUαβE*φ*P*Q*PQPQIαβI*αβ-++Uabcω*（PR）［17］，3，［7-8］，［16］。，，［16］，3，。，，，。5，5。5Uα*、UαIα*3；kpu；kru；kru55；ω0；ωc；ωc55。5：I*αU*α-Uα=A+B+CA=kpuB=2kruωcss2+2ωcs+ω20C=2kru5ωc5ss2+2ωc5s+（5ω0）2!##################$（4）5：I*αU*α-Uα=（A+B）（1-C）1-（A+B）CA=kpuB=2kruωcss2+2ωcs+ω20C=2kru5ωc5ss2+2ωc5s+（5ω0）2!####################$（5）65。6，，5。73。［9］，54hZout，（4），h，。2.35，5kru5ωc5。2.25，（5）5ω00。（5）s=j5ω0（6）：4hFig.4Equivalentcircuitofh-thharmonicZoutZvirtualZlineI（h）U（h）E（h），：45Fig.5Improvementofvoltageregulator2kruωcss2+2ωcs+ω02kpu2kru5ωc5ss2+2ωc5s+（5ω0）2+-UαU*α++I*α（a）2kruωcss2+2ωcs+ω02kpu2kru5ωc5ss2+2ωc5s+（5ω0）2+U*α+I*α++-Uα-+-（b）++++kpu0kpu／（°）900－90－1800100200300400f／Hz，6Fig.6Amplitude-frequencycharacteristicandphase-frequencycharacteristicoftraditionalandimprovedvoltageregulators2046500f7ZoutFig.7Amplitude-frequencycharacteristicofimprovedmicrogridconverteroutputimpedance40-10-60／dB0100200300400500f／Hz（6）10，20，（6）0。，kru5＝1，（6）5ω00。（kpu=0.5、kru=5、ωc=6.28rad／s），8ωc5=2πrad／s、kru5，。8，kru5=1，5，。，（5）B5ω00，5ω0，（5）：I*αU*α-Uα=1+A-11-ACA=kpuC=2kru5ωc5ss2+2ωc5s+（5ω0）2!##############$（7），A；C，C5ω0ωc5［18］，ωc5（7）5。9kru5=1、ωc5，。9，ωc5，5，。8、9，，5，kru5=1、ωc5=25×2×πrad／s。5，，，。33.1MATLAB／Simulink，10。（，）：，U=380V，f=50Hz，51%，71%；，L＝10mH，C=12μF，150μH，8kHz；，kpu=0.5，kru=5，ωc=1×2×πrad／s，ω0=50×2×πrad／s，kru5=1，ωc5=25×2×πrad／s，kru7=1，ωc7=25×2×πrad／s。。115、7，8kru5Fig.8Amplitude-frequencycharacteristicandphase-frequencycharacteristicofimprovedvoltageregulatorwhenkru5changes／（°）7203600－3600100200300400f／Hz0.60.40.202402452502552603601800-1802402452502552600246500kru5=1.3kru5=1.2kru5=0.8kru5=0.7kru5=1.1kru5=0.9kru5=1.0kru5=1.3kru5=1.2kru5=0.7kru5=1.1kru5=0.9kru5=0.8kru5=1.0LgLfCfudcRlineuabc10Fig.10Simulationmodel9ωc5Fig.9Amplitude-frequencycharacteristicandphase-frequencycharacteristicofimprovedvoltageregulatorwhenωc5changes／（°）900－90－1350100200300400f／Hz02460.60.40.2020022024026028030045－45500I*αU*α-Uα=（A+B）（1-C）1-（A+B）C=kpu［（j5ω0）2+2ωc（j5ω0）+ω20］+2kruωc（j5ω0）（j5ω0）2+2ωc5（j5ω0）+（5ω0）2-2kru5ωc5（j5ω0）［（j5ω0）2+2ωc（j5ω0）+ω20］［（j5ω0）2+2ωc5（j5ω0）+（5ω0）2］－｛kpu［（j5ω0）2+2ωc（j5ω0）+ω20］＋2kruωc（j5ω0）｝2kru5ωc5（j5ω0）（6）34ωc5ωc5iabc102kW。11（b），，，5、7。1211（a）（5、7）2kW。1211（b），，5、7，。3．2dSPACE23kW。，；。3kW10，。132kW。，5、7。，，5、7。14122kW。1314，（5、7）5、7。9、11，14，9、11，。，。414Fig.14Experimentalwaveformsofimprovedcontrolmethodiaubaibict：5ms／div1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：100.000.410.140.210.610.300.420.491.030.6111：12：13：14：15：16：17：18：19：20：2.540.922.370.750.420.301.210.290.750.2621：22：23：24：25：0.170.160.580.220.23ia（h）i：5A／div；u：500V／div12Fig.12Simulativewaveformsandspectrumwithimprovedcontrolmethod50-5i／A2.002.022.042.062.082.10t／siaibic1.000.500M／%100200300400500f／HzFundamental（50Hz）=4.13A0.750.25，：46000-600u／V2.002.022.042.062.082.10t／suabubcuca（a）1.20.60M／%100200300400500f／Hz11Fig.11Simulativewaveformsandspectrumoftraditionalcontrolmethod50-5i／A2.002.022.042.062.082.10t／siaibic（b）840M／%100200300400500f／HzFundamental（50Hz）=4.14AFundamental（50Hz）=537.4V13Fig.13Experimentalwaveformsoftraditionalcontrolmethodiaubaibict：5ms／div1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：100.000.020.350.030.520.020.400.010.200.0511：12：13：14：15：16：17：18：19：20：0.310.090.400.030.120.070.040.040.200.0321：22：23：24：25：0.020.020.020.010.03uba（h）1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：100.003.093.742.864.790.642.230.250.930.6611：12：13：14：15：16：17：18：19：20：1.291.160.890.440.500.430.670.470.950.6521：22：23：24：25：0.830.810.570.340.68ia（h）i：5A／div；u：500V／div34，。，，。［7-8］，，，，。：［1］．［J］．，2011，31（4）：120-123.WANGShaoyong．Designandoperationofmicrogridbasedondis-tributedgeneration［J］．ElectricPowerAutomationEquipment，2011，31（4）：120-123.［2］，，，．［J］．，2012，36（8）：12-18.YUANYue，CAOYang，FUZhixin，etal．Assessmentonenergy-savingandemissionreductionbenefitofmicrogridanditsope-rationoptimization［J］．PowerSystemTechnology，2012，36（8）：12-18.［3］ROCABERTJ，LUNAA，BLAABJERGF，etal．ControlofpowerconvertersinACmicrogrids［J］．I