【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电网技术、电力控制领域，特别是功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制与分析方法。
技术介绍
1、可再生能源发电逐渐取代了同步发电机发电。可再生能源通常通过变流器将能量传输到电网，变流器一般以跟随电网模式和形成电网模式运行。跟随电网模式的变流器无法在孤岛模式下工作，与弱电网连接时容易出现不稳定。构网型变流器可提供频率和电压支持，从而有效提高变流器在电网中的渗透率。但是设计不当的构网变流器可能会对系统稳定性造成损害。
2、分布式电源接口通常配置lc或lcl滤波器，有些电源还需要变压器来升压。滤波器和变压器的存在使得线路阻抗大多表现为电感。然而，当线路电感较大而电阻较小时，系统很容易受到中频(几十赫兹)功率振荡的影响。此外，农村低压交流微电网的主要线路特性是电阻性的。q-ω升压控制但与使用有功功率调节频率的电网不兼容。然而，p-ω下垂控制的下垂参数不匹配会导致动态性能不佳。中压输电后，线路阻抗一般是复杂阻感。传统的解耦控制有助于保证系统的稳定性，但无法完全实现解耦，参数设计也比较困难。现有控制方法在复杂线路阻抗下的适应机制不明确，没有分析控制参数对功率耦合度的影响。具体来说，它没有充分考虑给定构网逆变器在三种不同类型(高感性、高阻性和复阻感性)线路阻抗下的定量功率耦合。
3、为此，本专利提出了功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制与分析方法，提出了通用耦合矩阵反馈控制方法，通过适当的控制设计，有效地抑制系统中频振荡，使逆变器能够在任何类型的网络阻抗。基于相对增益矩阵分析方法，构建了广义功率耦
4、经检所，公开号为cn116244967a的中国专利技术专利提出了基于耦合矩阵反馈的微电网广义同步控制框架设计方法，所提出的控制框架与设计方法从等效机理视角分析虚拟阻抗的内在控制律，研究虚拟阻抗对电压源实际输出节点的外特性，用功率反馈代替电流反馈，构造新的功率外环控制律来等效内环输出阻抗的影响，将输出总阻抗灵活调整为高感、高阻或复阻抗。进而，设计基于耦合矩阵反馈的微电网广义同步控制框架，其中耦合矩阵采用比例-积分-微分算子，比例算子灵活调节稳态效果，积分算子适用模式切换控制，微分算子调节动态阻尼响应。根据控制目标要求，系统地考虑稳态性能、动态性能和复杂线路阻抗的普遍适用性，具备功率动态解耦能力、功率振荡阻尼能力、潮流控制能力和系统故障限流能力。
5、本专利与基于耦合矩阵反馈的微电网广义同步控制框架设计方法的技术对比如下：
6、1、基于耦合矩阵反馈的微电网广义同步控制框架设计方法中，所提出的广义同步控制框架中总共包含了四个pid控制器，控制参数过多，没有基于理论分析众多控制参数在不同线路阻抗下对系统功率耦合程度的影响规律，实际应用中不同场景下具体如何设计参数困难。相比之下，本专利技术基于相对增益矩阵分析方法构建了广义功率耦合因子，以表征不同功率耦合程度，从而有助于解释所提控制方法的通用适应性，且本专利技术基于粒子群优化算法对所提方法进行参数综合设计。
7、2、基于耦合矩阵反馈的微电网广义同步控制框架设计方法中，分析所提出的广义同步控制框架在不同线路阻抗下的稳定性时，忽略了线路电感的动态，无法分析出高感线路阻抗下系统出现严重中频振荡现象。相比之下，本专利技术在分析中考虑了线路电感动态，分析了关键控制参数对系统中频振荡的影响，并通过合理的参数设计可以有效地抑制中频振荡。
8、经检所，公开号为cn115800403a的中国专利技术专利提出了一种基于虚拟阻抗的微电网功率分配自适应控制方法，该方法在线路阻抗信息未知的情况下，利用给定的有功、无功功率和实测有功、无功功率之间的偏差值以及电压反馈值设计实时变化的虚拟阻抗，对系统的输出阻抗进行重塑，以适应线路阻抗的不断变化，进而实现分布式发电单元功率的合理分配；另外，考虑到输电线路的阻性特征会引起功率耦合，还对有功、无功功率耦合项进行了补偿，进一步提升了分布式发电单元功率分配的合理性和动态特性。
9、本专利与一种基于虚拟阻抗的微电网功率分配自适应控制方法的技术对比如下：
10、1、一种基于虚拟阻抗的微电网功率分配自适应控制方法中，所提控制方法根据反馈的无功和有功功率信息实时的修改虚拟阻抗值，通过自适应虚拟阻抗实现功率均分。相比之下，本专利技术所提的功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制与分析方法具有更多的控制自由度，且分析了不同线路阻抗下有功无功耦合程度，并通过合理参数设计帮助有功无功解耦，提高系统动态响应性能。
11、2、一种基于虚拟阻抗的微电网功率分配自适应控制方法中，所提出虚拟阻抗控制方案仅分析了其对功率分配的影响，而没有分析其对系统稳定性的影响。相比之下，本专利技术在分析中考虑了线路电感动态，分析了关键控制参数对系统中频振荡的影响，并通过合理的参数设计可以有效地抑制高感性线路阻抗下的系统中频振荡。
12、经检所，公开号为cn109861284a的中国专利技术专利提出了一种新能源微电网的线路阻抗矫正装置，所述装置采用串联补偿方式，将分布式电源逆变器交流侧串联该装置后经由低压配网线路接入母线，通过控制装置输出电压电流的相位和幅值，补偿线路的电抗。当微电网电压等级过低而导致线路阻性过大时，装置通过发出感性无功功率来增加线路阻抗角。当线路感性过大时，装置发出容性无功功率来减小线路阻抗角，从而保证线路阻抗角可以根据需求调节成任意值，从本质上解决分布式电源功率耦合以及功率分配不合理问题，提高了微网新能源发电的效率和电能质量，提高了系统稳定性。
13、本专利与一种新能源微电网的线路阻抗矫正装置的技术对比如下：
14、1、一种新能源微电网的线路阻抗矫正装置中，采用串联补偿方式，将分布式电源逆变器交流侧串联该线路阻抗矫正装置后经由低压配网线路接入母线，通过控制线路阻抗矫正装置输出电压电流的相位和幅值，补偿线路的电抗。相比之下，本专利技术不添加额外的装置，在逆变器基础下垂控制方案下进行控制改进，不需要额外的经济投入。
15、2、一种新能源微电网的线路阻抗矫正装置中，线路阻抗矫正装置引入后没有讨论其对系统稳定性及动态响应性能的影响。相比之下，本专利技术在分析中考虑了线路电感动态，分析了关键控制参数对系统中频振荡的影响，并通过合理的参数设计可以有效地抑制中频振荡。
16、经检所，公开号为cn116632805a的中国提出了一种基于叠加频率的电池电荷状态平衡自适应下垂控制方法，本专利技术在传统下垂控制的基础上，引入带有电池电荷状态信息的下垂调节分量、带有线路阻抗信息的交流功率自适应下垂项以及电压恢复项，提出一种基于叠加频率的电池电荷状态平衡自适应下垂控制方法。仿真结果表明，该方法能够消除线路阻抗带来的输出功率不平衡的影响，进而控制双电池电荷状态保持平衡。
17、本专利与一种基于叠加频率的电池电荷状态平衡自适应下垂控制方法的技术对比如下：
18、1、一种基于叠加频率的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制方法，其特征在于：参数md、nd、mx和nx为可以自由设置的自然数。
3.功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定分析方法，其特征在于：在多变量系统中，将ci定义为受控变量，mj定义为操作变量，通道mj与ci的相对增益zij，即第一放大系数wij与第二放大系数rij之比，可表示为
【技术特征摘要】
1.功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定控制方法，其特征在于：参数md、nd、mx和nx为可以自由设置的自然数。
3.功率耦合因子驱动的微电网相对增益稳定...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯小超，和家彤，付思琦，孙尧，李长庚，杨小平，张衡，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。