基于一致性理论的三机并联独立微网二次控制MATLAB仿真模型

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模型简介

本文将一致性算法引入微电网的二次频率和电压控制,自适应调节功率参考值,配合虚拟阻抗环节,实现频率恢复、有功无功功率的比例均分。

此模型为3机孤岛微电网,++所有DG采用可控交流电源模拟逆变器动态++。模型主体控制为下垂控制、另外还包含电压外环PI控制、电流内环PI控制、虚拟阻抗控制。

一致性算法二次控制简介

以二次电压控制为例,本地DG无功共享的信息是通过实现下式所示的普遍使用的一致性算法来实现的:

式中:aij为邻接矩阵的元素。Qierr表示来自相邻DG的无功功率分配误差。将一个耦合增益值与这个无功功率均分误差项相乘,得到下面项:

虚拟电感和电阻在系统中引入虚拟电压降,由下面给出的方程控制:

式中Rvi和Lvi分别为虚拟电阻和虚拟电感。由于这将导致DG输出电压平均值的下降,因此实施电压恢复,将所有DG的输出电压平均值提高到380V。

由于虚拟阻抗降低了系统整体电压,利用二次电压控制恢复电压值。本文使用平均一致性算法将电压的平均值恢复到380 V。采用基于电压控制器的一致性控制将所有分布式电源的平均电压恢复到微电网的额定电压。平均电压定义为整个微电网中所有DG输出电压的平均值,即:

给出了考虑输出电压Voi的d分量为Vodi的平均一致性算法:

式中Voi(t)是整个微电网中所有DG输出电压的平均值的估计。将此平均输出值与额度电压值Vn,i进行比较,得到电压失配量:

通过积分控制器增益Cp,i和CI,i产生电压修正项δVoi:

于更新了各DG的本地输出值,因此电压平均值也更新为额定值380 V。

模型主体

以一个含3台逆变器型分布式电源的380V/50Hz孤岛微电网为例,如下图的物理层所示。

仿真时间设置为3秒,仔0.7s时加入二次控制环节,在1.5秒时切除负载2。相关波形图如下所示

电压波形图

频率波形图

有功波形图

无功波形图

由上各波形图可知,在0.7s接入二次控制后,因存在功率调节及频率补偿环节,频率会稳定在50Hz,增加了系统的稳定性,有功及无功也会根据按比例进行分配。++不过系统电压调节存在瑕疵,在负载发生变化时,系统的电压存在稳态偏差,同时,系统的电源输入没有采用传统的逆变器,而是采用++ ++控交流电源模拟逆变器动态,++ ++介意者慎拍!!++

++参考文献++

Distributed control strategy for voltage andfrequencyrestorationand accurate reactive power-sharingforislandedmicrogrid------ Shuaicheng Houa, Jiawei Chenb, Gang Chen

基于一致性理论的孤岛微电网分布式控制策略研究_熊德超

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