一种分布式光伏并离网切换过程模糊控制方法

技术领域

本发明属于分布式光伏领域，尤其涉及一种分布式光伏并离网切换过程模糊控制方法。

背景技术

电能作为清洁、便利的能源形式，受到了广泛的应用。目前，电能的生产主要还是依靠火力发电，但火力发电需要消耗煤炭，这不仅加剧化石燃料急剧减少，还使得环境污染问题越来越严重。与此同时，随着电网日益增大，其拓扑和供电模式也愈来愈多样化，这就导致了电网运营成本高、难度大等一系列制约国民经济发展的问题。近些年来全球范围内出现的数次大规模停电事件也凸显了传统电网在实际运行中的一些不足，严重影响社会生产和人们的正常生活。在人们日渐增长的供电需求与落后的供电方法这一显著矛盾之下，以风电、光伏等环保、高效、灵活的分布式发电(Distributed Generation,DG)方式已经逐步被世界各国重视。其建设周期短、清洁无污染、成本少、能源利用率高等诸多优点被各国电力从业人员所青睐。分布式发电的出现能够缓解传统电网中既有的许多问题，也可以避免很多潜在的问题，因此，可以将其作为传统发电方式的补充和支撑。虽然分布式发电有众多优点，但不可否认其自身依然有许多技术上的不足之处。例如风力发电和太阳能发电等分布式发电方式很大程度上受到环境的影响，其输出的电能具有不稳定性、随机性的特点。而此类动态DG若直接并入电网，将会对电网产生较大的冲击电流，严重时可能造成电网解列。

发明内容

本发明目的在于提供一种分布式光伏并离网切换过程模糊控制方法，解决风力发电和太阳能发电等分布式发电方式进行并离网切换时的，对电网造成的影响。

本发明是这样实现的，

一种分布式光伏并离网切换过程模糊控制方法，该方法包括：

根据各传感器测量到的电压和频率值，与预设的电压和频率参考值进行比较，计算出电压和频率偏差值；

利用微电网内的发电机与负荷之间的功率差值，计算微电网内部与外部电力系统之间的功率差值，计算灵敏因子，在下垂控制器输出中引入设计的灵敏因子；

将下垂控制器输出于发电机或电气存储装置，控制发电机或电气存储装置的输出功率，并将发电机或电气存储装置转换后的能量连接到微电网；

根据电压和频率偏差以及功率差值更新下垂控制器输出，在发现有孤岛现象后，进行正反馈调节，同时检查微电网内部和外部负荷需求，如果发现负荷瞬间增加或减少，下垂控制器的灵敏因子使下垂控制器迅速增加或降低输出。

进一步地，所述下垂逆变器采用动态下垂系数项，并设置功率灵敏度因子，使得下垂系数随功率的波动而动态改变，具体为：

式中，a

进一步地，当下垂逆变器的输出电压角频率ω

进一步地，在发生孤岛现象之后，下垂逆变器采用正反馈调节，电压角频率ω

其中μ

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

分布式光伏领域，本发明通过引入功率、下垂系数组合的动态下垂系数项来代替传统的固定下垂系数，设计合适的灵敏度因子，改善系统的动态性能。在孤岛监测问题上，采用正反馈调节，同时引入反馈增益系数，能够加速频率偏移速度，减少孤岛检测时间，提高检测效率。

附图说明

图1是本发明提供的微电网系统总示意图；

图2是本发明实施例提供正反馈孤岛检测原理图；

图3是逆变器保护电路原理图；

图4为本发明方法(a)以及现有技术方法(b)的效果图，

图1中：线路1(1)、线路2(2)、线路3(3)、微网综合控制系统4、逆变器5(1)、敏感负荷6(1)、敏感负荷7(2)、DG8(1)、逆变器9(2)、重要负荷10(1)、重要负荷11(2)、DG12(2)、一般负荷13(1)、一般负荷14(2)、输入电流15。

图2中：逆变器实际输出的有功功率P、逆变器输出有功功率的参考值P

图3中：过流中断信号INT、R1 R2 R3 R4为电阻、C1为滤波电容，i为电流。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据图1所示，在微电网的运行过程中，输入电流15流入以线路1(1)、线路2(2)、线路3(3)为代表的微电网中，其中线路1(1)承载着敏感负荷6(1)、敏感负荷7(2)、线路2(2)承载着重要负荷10(1)、重要负荷11(2)、线路3(3)承载着一般负荷13(1)、一般负荷14(2)当主电网出现事故后，微电网与大电网之间的静态开关由微网综合控制系统4控制立即跳闸，使微电网切换成离网工作模式，在并网、离网工作模式转变的过程中，不可避免地会对整个系统带来冲击，各个微电网逆变器交流侧的电压幅值不能完全一致，微电源之间可能会出现环流或低频振荡，造成系统不稳定，故需要逆变器5(1)、逆变器9(2)对切换工作模式进行控制，使微电网能够在并、离网工作模式之间平滑切换；当大电网排除故障并重新供电之后，微电网并入大电网继续运行。

本发明一种分布式光伏并离网切换过程模糊控制方法，首先计算电压和频率偏差，根据各传感器测量到的电压和频率值，与预设的电压和频率参考值进行比较，计算出电压和频率偏差值。再计算功率差，利用微电网内的发电机与负荷之间的功率差值，计算微电网内部与外部电力系统之间的功率差值，计算灵敏因子，在下垂控制器输出中引入设计的灵敏因子，可以提高下垂控制器的响应速度和适应性。调整发电机输出:将下垂控制器输出应用于发电机或电气存储装置，控制其输出功率，并将转换后的能量连接到微电网。根据电压和频率偏差以及功率差值等信息更新下垂控制器输出，在发现有孤岛现象后，进行正反馈调节，同时检查微电网内部和外部负荷需求，如果发现负荷瞬间增加或减少，下垂控制器的灵敏因子将导致控制器迅速增加或降低输出，以保持稳定的电压和频率。

通过引入功率、下垂系数组合的动态下垂系数项来代替传统的固定下垂系数，并设计功率灵敏度因子，具体为

式中，a

当α

根据图2所示，孤岛监测作为并离网的重要问题，在非人为因素引起的孤岛现象发生以后，引起电网失压，分布式发电系统开始给线路负载供电，电网对逆变器输出电压角频率的箝位作用消失。电压基波角频率ω(k)是跟随逆变器输出电压角频率ω

在发生孤岛现象之后，逆变器采用正反馈调节，ω

其中μ

根据图3所示，在正常工作的情况下，采样电流i比参考保护电流小，即电阻R

图4为本发明方法以及现有技术方法的效果图，可见采用本发明方法能够使得动态性能得到改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。