[发明专利]基于旋转坐标虚拟阻抗的孤岛微电网控制及优化方法

摘要

本发明公开了一种基于旋转坐标虚拟阻抗的孤岛微电网控制及优化方法，针对实际微电网中的复杂阻抗特性，采用坐标旋转正交变换设计坐标旋转虚拟阻抗，改善微电网的阻抗特性，补偿功率分配的误差，提高功率解耦性能。建立包含分布式能源、功率变换器、负载和电力网络的微电网完整的小信号动态模型，基于小信号动态分析方法指导坐标旋转虚拟阻抗的最优值选取。同时，采用小信号建模分析方法还为孤岛微电网控制参数的优化选择提供理论基础，包括功率分配的下垂控制系数、电压电流反馈控制器的PI参数和前馈控制系数等。经过优化设计之后的微电网在孤岛运行模式下，可以有效实现功率解耦，提高功率分配的准确性、系统稳定性和动态性能。

主权项

1.一种基于旋转坐标虚拟阻抗的孤岛微电网控制及优化方法，其特征是，该方法采用坐标旋转正交变换实现坐标旋转虚拟阻抗闭环，改善微电网的阻抗特性，补偿功率分配的误差，提高功率解耦性能，其中，坐标旋转虚拟阻抗闭环的实现步骤如下：1)将逆变器输出电流i_o和虚拟阻抗Z_V＝R_V+jωL_V分别在dq旋转坐标系下正交分解，其中R_V为虚拟电阻，jωL_V为虚拟电抗，ω为微电网中交流母线电压的旋转角频率；2)在dq旋转坐标系下计算虚拟电压v_v，数学表达式为：vvdvvq=RV-ωLVωLVRViodioq]]>式中，v_vd和v_vq分别为虚拟电压v_v在旋转坐标系下的d轴和q轴分量；i_od和i_oq分别为逆变器输出电流i_o在旋转坐标系下的d轴和q轴分量；3)采用电压矢量定向方法，将虚拟电压补偿功率下垂控制的输出，即电压控制闭环的参考输出信号其在旋转坐标系下的d轴和q轴分量分别为和补偿后的功率下垂控制的数学表达式为：ω＝ω_n-mPvod*voq*=Vn-nQ0-RV-ωLVωLVRViodioq]]>其中，ω为微电网中交流母线电压的旋转角频率，ω_n，V_n分别为逆变器的额定电压和额定角频率；P，Q分别为有功功率和无功功率；m，n分别为有功和无功功率分配的下垂系数；然后再建立包含分布式能源、功率变换器、负载和电力网络的微电网完整的小信号动态模型，基于小信号动态分析方法指导步骤1)所述坐标旋转虚拟阻抗闭环的最优值选取，即虚拟电阻R_V的最优值和虚拟电抗jωL_V的最优值选取；同时，采用小信号动态分析方法还为孤岛微电网控制参数的优化选择提供基础，所述孤岛微电网控制参数包括有功和无功功率分配的下垂控制系数、电压电流反馈控制器的PI参数和前馈控制系数。