微电网改进下垂控制的无功分配研究 姜耀鹏

直流微电网的一种增量式下垂控制方法刘宁宁;曹炜;赵晋斌【摘要】In the DC micro-grid, the droop control is a basic control method to solve the problem of load sharing. The conventional droop control method is the U?I droop control based on the load current I. Although the reliability and economy of this method are better, due to the inconsistent line impedances or unbalanced local load between micro sources during real DC micro-grid operation, the load will not be shared accurately between DGs and then produce system circulation. A voltage incrementalP V?. droop control method is proposed, which introduces the voltage change rate v. and corrects the output power of each DG by using the average power pav, to achieve reasonable load share and reduce the circulating current. The control method is simulated in the line impedance inconsistency and local load imbalance to verify the feasibility of the control method.%在直流微电网中,下垂控制是解决负荷功率分配问题的基本控制方法之一.传统的下垂控制方法是基于负荷电流I的U?I下垂控制,这种方法虽然可靠性和经济性较好,但是在实际直流微电网运行中由于各微电源之间线路阻抗不一致或者本地负荷不平衡,各分布式电源发出的有功功率会出现分配不均进而产生系统环流.为此,提出一种电压增量式P V?.下垂控制方法.该方法引入了电压变化率v.,并且利用平均负荷pav来校正每台变化器的输出功率,从而达到输出有功功率一致、减小系统环流的目的.对该控制方法分别在连线阻抗不一致和本地负荷不平衡的工况下进行了仿真验证,其结果验证了该控制方法的有效性.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2018(046)008【总页数】7页(P24-30)【关键词】增量式控制;电压变化率;线路阻抗;本地负荷;功率分配【作者】刘宁宁;曹炜;赵晋斌【作者单位】上海电力学院电气工程学院,上海 200090;上海电力学院电气工程学院,上海 200090;上海电力学院电气工程学院,上海 200090【正文语种】中文近几年来，化石能源的逐渐减少和环境污染问题的日益加剧，光伏、风能和燃料电池等分布式可再生能源(Distributed Energy Resources, DERs)成为人们研究的热点[1-2]。

第37卷第3期电力科学与工程V ol. 37, No. 3 2021年3月Electric Power Science and Engineering Mar., 2021 doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.03.002计及功率裕度的FDN模糊下垂控制策略研究刘玉洁1，袁旭峰1，班国邦2，徐玉韬2，辛晓云1，吴舟1（1. 贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025；2. 贵州电网有限公司电力科学研究院，贵州贵阳550002）摘要：传统下垂控制按照固定下垂系数分配不平衡功率，未能兼顾功率合理分配和直流电压稳定。

针对这一问题，提出了一种基于模糊规则的下垂控制策略，该策略根据电压偏差和功率裕度实时优化更新下垂系数，通过在各馈线之间快速、合理地分配不平衡功率维持直流电压稳定，并保证传输功率在换流器功率裕度内。

最后，以柔性配电网中的负荷投切和光伏波动为算例，在PSCAD仿真软件中对所提控制策略进行了验证，仿真结果表明所提控制方法能使换流器在功率裕度内快速分配不平衡功率，提高直流电压偏差精度，降低换流器容量过载风险。

关键词：直流电压；功率裕度；MMC；下垂控制；模糊控制中图分类号：TM721 文献标识码：A 文章编号：1672-0792(2021)03-0008-08 Research on FDN Fuzzy Droop Control Strategy ConsideringPower MarginLIU Yujie1, YUAN Xufeng1, BAN Guobang2, XU Yutao2, XIN Xiaoyun1, WU Zhou1(1. Electrical Engineering College, Guizhou University, Guiyang 550025, China;2. Electric Power Research Institute, Guizhou Power Grid Co., Ltd., Guiyang 550002, China)Abstract:Traditional droop control distributes unbalanced power according to fixed droop coefficient, and it failures to balance reasonable power distribution and DC voltage stability. To solve this problem, this paper proposes a droop control strategy based on fuzzy rules. This strategy optimizes and updates the droop coefficient in real time according to the voltage deviation and power margin, maintaining DC voltage stability by quickly and reasonably distributing unbalanced power between feeders, and ensuring that the transmitted power is within the converter power margin. Finally, this paper takes the load收稿日期：2020-11-09基金项目：国家自然科学基金（51667007）；贵州省科学技术基金（[2019]1128）、（[2018]5615）；南方电网公司重点科技项目（GZKJXM20182104）作者简介：刘玉洁（1996—），女，硕士研究生，研究方向为柔性多状态开关在可再生能源消纳方面的研究；袁旭峰（1976—），男，教授，研究方向为电力电子在电力系统中的应用，电力系统运行与控制；班国邦（1982—），男，高级工程师，研究方向为高电压电气技术；徐玉韬（1982—），男，高级工程师，研究方向为柔性直流配网运行与控制，分布式电源及微电网；辛晓云（1992—），女，硕士研究生，研究方向为电力电子变压器；吴舟（1996—），男，硕士研究生，研究方向为虚拟同步发电机。

微电网单逆变器的下垂控制特性曾珍珍摘要：微电网基本上都是多逆变器并联的模式，为了更好地研究逆变器的控制特性，需要掌握微电网单逆变器的控制性能，本文详细分析了单逆变器的功率传输特性和线路阻抗对于控制的影响，验证了微电网这种低压系统的功率解耦前提条件。

关键词：微电网；单逆变器；控制特性引言：微电网的迅速发展，需要多个逆变器并联以扩大容量来满足负荷的需求，因此，对于微电网单逆变器的控制特性分析就成为后续研究的基础。

本文主要分析了单逆变器的功率传输特性和线路阻抗对于控制的影响，这为以后微电网多逆变器的研究奠定了基础。

1 单逆变器的功率传输特性表1.1依次列出了高、中、低压线路的相关参数，根据表3.1所列参数，可以将公式(3.1)、(3.2)进行相应的简化。

式(1.11)、(1.12)中变量的含义与式(1.7)、(1.8)中一样，也是通过负反馈原理来实现整个控制。

而微电网正是这种低压呈阻性的系统，这为虚拟阻抗控制研究奠定了基础。

2线路阻抗对于控制的影响从前面的分析可知，系统本身阻感性对于控制Droop影响较大，对于逆变器的等效输出阻抗，其中线路的阻抗对其等效阻抗的影响极大，因此必须分析线路阻抗对于控制的影响。

当线路为低压或者中压线路时，会使得有功和无功功率出现耦合，这样就导致控制交叉影响，功率不能按照比例分配；此外线路阻抗的不平衡还会导致电压降不一致，这样进一步影响无功功率甚至本地负荷[3]。

从上面的公式可知，要保证功率解耦必须满足一定的前提条件，否则功率容易存在耦合，并且会使得控制存在交叉影响的现象，对系统容易产生非常不利的后果[5]。

3总结微电网的阻感性对于下垂控制影响极大，本文分析了低压微电网中下垂控制出现的耦合现象和微电网中线路的阻抗对于下垂控制的影响，研究了微电网单逆变器功率解耦的前提条件，为以后微电网多逆变器的研究奠定了基础。

【参考文献】[1]张潮. 离网模式下逆变器接口的控制策略[D]. 浙江: 浙江大学, 2015.[2]王成山. 微电网分析与仿真理论[M]. 北京: 科学出版社, 2013.[3]Yun-Wei Li, Ching-Nan Kao. An Accurate Power Control Strategy For Power-Electronics-Interfaced Distributed Generation Units Operating in a Low-Voltage Miltibus Microgrid[J]. IEEE Transations on Power Electronics, 2009, vol24, No.12, pp. 2977-2988, Dec. 2009.[4]黄杏. 微网系统并离网特性与控制策略研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2013.[5]关雅娟, 邬伟扬, 郭小强. 微电网中三相逆变器孤岛运行控制技术[J]. 中国电机工程学报, 2011(33): 52-60.。

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU -EPSA第33卷第8期2021年8月Vol.33No.8Aug.2021高比例光伏微网无功均分控制中的Q 学习方法史建勋1，张冲标1，吴晗1，宣绍琪1，高丽青1，沈珺2（1.国网浙江嘉善县供电有限公司，嘉兴314100；2.南京理工大学自动化学院，南京210094）摘要：针对采用传统下垂控制的分布式电源无功功率分配不均，提出了一种高比例光伏微网无功均分控制中的Q 学习方法。

该策略融合人工智能算法的随机搜索机制以及Q 学习算法的迭代机制。

首先，针对采用下垂控制的分布式光伏，以微网总无功偏差量作为奖励函数的依据，构建电压幅值和无功功率之间的反馈。

其次，根据最大奖励Q 值对应动作控制分布式光伏输出电压幅值。

最后，协调控制分布式光伏无功输出，实现含高比例光伏微网的全局最优控制。

仿真结果证明了该策略可以有效提高无功均分控制效果，减少系统无功环流，提高电压质量。

关键词：Q 学习；微电网；高比例光伏；无功均分；下垂控制中图分类号：TM712文献标志码：A文章编号：1003-8930（2021）08-0088-06DOI ：10.19635/ki.csu -epsa.000543Q -learning Method in Reactive Power Sharing Control of High -proportionPhotovoltaic MicrogridSHI Jianxun 1，ZHANG Chongbiao 1，WU Han 1，XUAN Shaoqi 1，GAO Liqing 1，SHEN Jun 2（1.State Grid Zhejiang Jiashan Power Supply Co.，Ltd ，Jiaxing 314100，China ；2.School of Automation ，Nanjing University of Science and Technology ，Nanjing 210094，China ）Abstract:In view of the uneven distribution of reactive power under the traditional droop control of distributed genera⁃tion （DG ），a Q -learning method in the reactive power sharing control of high -proportion PV microgrid is proposed.This strategy combines the random search mechanism of the artificial intelligence algorithm and the iterative mechanism of the Q -learning method.First ，for the distributed PV under droop control ，the feedback between voltage amplitude andreactive power is constructed based on the total reactive power deviation of microgrid.Second ，the distributed PV out⁃put voltage amplitude is controlled according to the corresponding action of the maximum reward Q value.Finally ，the distributed PV reactive power output is coordinated and controlled to achieve the global optimal control of high -propor⁃tion PV microgrid.Simulation results show that the proposed strategy can effectively improve the control effect of reac⁃tive power sharing ，reduce the system ’s reactive power circulation ，and improve the voltage quality.Keywords:Q -learning ；microgrid ；high -proportion photovoltaic ；reactive power sharing ；droop control随着工业化进程的向前，国内外电力建设的发展日渐强盛，大规模风能、光能等新能源以分布式电源的形式并网，使得电网更加复杂化、先进化，同时，电网的安全稳定运行面临着更严峻的考验，以光伏PV （photovoltaic ）发电为代表的新能源分布式发电DG （distributed generation ）技术的有力推广正在快速推进微电网发展成未来能源互联网的重心[1]。

2019年2月电工技术学报Vol.34 No. 4 第34卷第4期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Feb. 2019DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.180192基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略刘子文1,2苗世洪1,2范志华1,2晁凯云1,2康祎龙1,2（1. 华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉 4300742. 华中科技大学电力安全与高效湖北省重点实验室武汉 430074）摘要基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。

在传统下垂控制作用下，由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致，且存在本地负荷，因而降低了负荷功率的分配精度，难以最大程度发挥分布式电源的效率，甚至引发分布式电源过载等问题，同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。

为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配，并消除直流母线电压的偏差，提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略，且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。

同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析，并讨论关键参数对系统稳定性的影响。

仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。

关键词：直流微电网分散式控制自适应下垂控制功率精确分配电压无差控制中图分类号：TM721Accurate Power Allocation and Zero Steady-State Error Voltage Control of the Islanding DC Microgird Based on AdaptiveDroop CharacteristicsLiu Ziwen1,2 Miao Shihong1,2 Fan Zhihua1,2 Chao Kaiyun1,2 Kang Yilong1,2（1. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology School of Electrical and Electronic Engineering Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074 China2. Hubei Electric Power Security and High Efficiency Key LaboratoryHuazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China）Abstract The droop-controlled DC microgrid provides an effective means to autonomously integrate the distributed generations (DG), storage units and multi-type loads. However, since the line parameters of each DG are inconsistent and local load exists, the allocation precision of load power is reduced in the conventional droop control. Therefore, it is difficult to maximize the efficiency of the distributed generation, even causing problems such as distributed power overload. Besides, the voltage drop in the lines will furtherly reduce the voltage quality of the DC bus. To realize the appropriate power allocation and eliminate the deviation of DC bus voltage of the islanding DC microgrid under the decentralized control mode, the accurate power allocation strategy and the zero steady-state error国家重点研发计划（2017YFB0903601），国家自然科学基金（51777088）和2018年国家电网公司总部科技项目（SGNXDK00DWJS1800016）资助。