微电网运行方式简介

微电网的工作模式微电网的工作模式微电网的工作模式有两种：并网模式和孤岛模式。当处于并网模式时，微电网的电压和频率的参考值都由主电网来提供。逆变器只要跟随这个电压基准值便可。当处于孤岛模式时，微电网失去了外部提供的电压频率参考，所以需要某个逆变器运行于V/f模式下，为整个微电网提供电压频率参考。章节1、微电网并网运行方式2、微电网孤岛运行方式3、孤岛和并网方式的切换并网模式的功率平衡当微电网处于并网模式时，只要控制各个逆变器的输出功率即可，控制输出功率通常采用P/Q控制方式。此时微电网的功率平衡公式为：𝐸trans+𝐸𝑃/𝑄𝑖𝑛𝑖=1=𝐸𝑙𝑜𝑎𝑑𝑗𝑚𝑗=1这个公式表示主电网向微电网传输的电能和微电网自身逆变器输出的功率等于整体负载值。恒功率控制如何实现功率的控制即P/Q控制方式呢？根据dq坐标系下的系统的瞬时有功功率p、无功功率q分别为：𝑝=32(𝑒𝑑𝑖𝑑+𝑒𝑞𝑖𝑞)𝑞=32(𝑒𝑑𝑖𝑞−𝑒𝑞𝑖𝑑)这时仍然有较多的变量,需要消去某些变量使得计算更为简单！恒功率控制若令同步旋转坐标系与电网电压矢量E同步旋转，且同步旋转坐标系的𝑑轴与电网电压矢量E重合，则称该同步旋转坐标系为基于电网电压矢量定向的同步旋转坐标系。那么在电网电压定向的同步旋转坐标系中:𝑒𝑑=𝐸,𝑒𝑞=0由于基于电网电压定向时，𝑒𝑞=0，则有𝑝=32𝑒𝑑𝑖𝑑𝑞=32𝑒𝑑𝑖𝑞q轴β轴α轴d轴IEed=|E|eαeβiαiβiqidωt恒功率控制交流网络RiabcUabcEL并网逆变器模型:在三相静止𝑎𝑏𝑐坐标系下，并网逆变器的电压方程为：𝑈𝑖𝑎𝑏𝑐−𝐸𝑎𝑏𝑐=𝐼𝑎𝑏𝑐𝑅+𝐿𝑑𝐼𝑎𝑏𝑐𝑑𝑡𝑈𝑖表示逆变器桥臂输出即交流侧电压矢量，𝐸表示电网电压矢量。恒功率控制并网逆变器模型:将三相静止𝑎𝑏𝑐坐标系下的数学模型变换成两相垂直静止𝛼𝛽坐标系下的模型，即：𝑋𝛽𝛼=𝑇𝑋𝑎𝑏𝑐其中T为变换矩阵，𝑇=231−12−12032−32恒功率控制并网逆变器模型:得到：𝑈𝑖𝛽𝛼−𝐸𝛽𝛼=𝐼𝛽𝛼𝑅+𝐿𝑑𝐼𝛽𝛼𝑑𝑡再将两相静止𝛼𝛽坐标系下的数学模型变换成同步旋转𝑑𝑞坐标系下的数学模型，即𝑋𝑞𝑑=𝑇(𝜃)𝑋𝛽𝛼其中𝑇(𝜃)为变换矩阵𝑇𝜃=𝑐𝑜𝑠𝜃𝑠𝑖𝑛𝜃−𝑠𝑖𝑛𝜃𝑐𝑜𝑠𝜃恒功率控制并网逆变器模型:可得到系统在同步旋转𝑑𝑞坐标系下并网逆变器数学模型为：𝑈𝑞−𝐸𝑞+𝐿𝜔𝐼𝑑=𝐿𝑑𝑖𝑑𝑑𝑡𝑈𝑑−𝐸𝑑−𝐿𝜔𝐼𝑞=𝐿𝑑𝑖𝑞𝑑𝑡对应的控制框图如图所示：drefiqrefidudimaxmdPminmdPddiipiKKsqimaxmqPminmqPqqiipiKKs+--+qidiqu++模值限制器+++-LLmdPmqPmqPmdP内环恒功率控制结合前面得到的功率计算公式，P/Q模式的控制框图如下：（内环为逆变器模型）11QTs11PTsgridPgridQfiltPrefPPmaxPminPiPpPKKsfiltQrefQQmaxQminQiQpQKKs+-+3232gridddgriddqPuiQuidudiquqidrefiqrefidudimaxmdPminmdPddiipiKKsqimaxmqPminmqPqqiipiKKs+--+qidiqu++模值限制器+++-LLmdPmqPmqPmdP内环外环章节1、微电网并网运行方式2、微电网孤岛运行方式3、孤岛和并网方式的切换孤岛模式的功率平衡当微电网处于孤岛模式时，需要由一个逆变器运行于V/f（恒压恒频）模式下，为其他逆变器提供电压频率参考，这个逆变器称为主逆变器。此时的功率平衡公式为：𝐸𝑣/𝑓+𝐸𝑃/𝑄𝑖𝑛𝑖=1=𝐸𝑙𝑜𝑎𝑑𝑗𝑚𝑗=1这个公式表示恒压恒频模式下的输出功率与恒功率模式下的输出功率的总和等于整体负载值。同时这个公式也表示V/f控制器输出功率等于整体负载减去恒功率模式下输出功率之和。孤岛模式下的控制方式V/f控制器的控制框图为（内环同样为逆变器模型）：11QTs11PTsgridPgridQfiltPrefPPmaxPminPiPpPKKsdrefifiltQrefQQmaxQminQiQpQKKsqrefi+-maxUQminUQiUpUKKsminfPifpfKKsmaxfP-++-+fUUfreff-refU功率控制功率参考值形成dudimaxmdPminmdPddiipiKKsqimaxmqPminmqPqqiipiKKs+--+qidiqu++模值限制器+++-LLmdPmqPmqPmdP内环外环章节1、微电网并网运行方式2、微电网孤岛运行方式3、孤岛和并网方式的切换运行模式切换因为微电网会在孤岛和并网两种模式之间切换，这就要求主控制器需要在V/f和P/Q两种模式之间切换。如图所示，主控制器根据采集到的并网信号决定自身的控制方式。配电网电力电子接口DG1PQ控制器U,I测量电力电子接口DGnPQ控制器U,I测量PQ控制V/f控制V,I测量电网同步信号检测DCAC主控DG主控制器联网孤岛负荷控制器运行模式切换由控制框图可以看出，V/f和P/Q控制方式的内环相同，不同的只是外环，对二者的切换，只需要对控制外环进行切换。当然，直接进行外环切换会导致电压突变、电流突变、恢复时间过长等问题，实际的切换会采用某些方法保证二者的平滑切换。11QTs11PTsgridPgridQfiltPrefPPmaxPminPiPpPKKsdrefifiltQrefQQmaxQminQiQpQKKsqrefi+-maxUQminUQiUpUKKsminfPifpfKKsmaxfP-++-+fUUfreff-refU功率控制功率参考值形成dudimaxmdPminmdPddiipiKKsqimaxmqPminmqPqqiipiKKs+--+qidiqu++模值限制器+++-LLmdPmqPmqPmdP内环外环11QTs11PTsgridPgridQfiltPrefPPmaxPminPiPpPKKsfiltQrefQQmaxQminQiQpQKKs+-+3232gridddgriddqPuiQuidudiquqidrefiqrefidudimaxmdPminmdPddiipiKKsqimaxmqPminmqPqqiipiKKs+--+qidiqu++模值限制器+++-LLmdPmqPmqPmdP内环外环