微电网技术策略文集
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1
微电网孤岛运行的主从控制策略研究
刘文
（广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006 ）
摘要：为实现微电网孤岛运行时多个分布式电源的协调控制，提出主从控制策略，即主分布式 电源采用 V-f 控制，为微电网提供稳定的电压和频率；从分布式电源采用 P-Q 控制，使可再生 能源得到充分应用，从而使微电网孤岛运行具有良好的稳态和动态性能 . MATLAB 仿真结果表 明，主从控制策略能使各分布式电源之间较好地协调，满足了系统电压和频率的要求 . 关键词： 微电网；孤岛运行；主从控制策略； V - f 控制； P - Q 控制 中图分类号： TM727 文献标志码： A
微电网故障暂态分析及抑制方法研究 74
第 25 卷 2011 年
第3期 8月
五邑大学学报（自然科学版） JOURNAL OF WUYI UNIVERSITY （ Natural Science Edition）
Vol.25 No.3 Aug. 2011
文章编号： 1006-7302 （ 2011 ） 03-0056-05
A Study of Master-slave Control Strategy in the Isolated Microgrid
LIU Wen (Automation School, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China) Abstract: When an isolated microgrid runs, the essential problem needed to be solved is to achieve the coordination of multiple distributed power sources. In this paper, a master-slave control strategy is proposed, i.e., the V - f control method is used in master distributed power to provide a stable voltage and frequency for the microgrid and P - Q control method is applied in the slaves, making full use of renewable energy. With this control strategy, the isolated microgrid can run steadily and with dynamic performance. Simulation shows that the control strategy proposed can coordinate these distributed powers and meet the need of the system voltage and frequency. Key words: microgrid; islanding operation; master-slave control strategy; V - f control; P - Q control
输出电压的幅值和频率维持不 变，为微网的孤岛运行提供强有 定的负荷功率跟随特性. 如图1 所示，分布式电源输出的有功功 率从 P 变化到 P3 、无功功率从 Q1 1 变化到 Q3 ， 其输出的频率始终为 50 Hz ，电压幅值为额定值 . 本文采用的 V - f 控制框图如图 2 所示，微电源采用 V - f 控制时，通过设定电压参考值，实时采 集逆变器端口电压信息 Va 、 Vb 、 Vc ，在 PI 控制器的调节作用下，维持逆变器端口电压的恒定；频 率由锁相环产生恒定参考值， 本 文 通 过 MATLAB/simulink 环境中自带锁相环 PLL 模块 来实现频率恒定的要求. 对 称三相电网电压波形经派克 变换后仅含 d 轴分量 Vd . 当电 压基准值取三相对称电压的 相 电 压 峰 值 时 ， Vdref,pu = 1 ，
收稿日期： 2011 - 03 - 08 作者简介： 刘文（ 1985 —） ，男，湖北仙桃人，硕士研究生，从事微电网运行控制与保护技术的研究 .
第 25 卷
第3期
刘文：微电网孤岛运行的主从控制策略研究
57
1
1.1
孤岛主从控制策略
主电源逆变器 V-f 控制 分布式电源的接口逆变器采取恒压恒频控制，这意味着不管分布式电源输出功率如何变化，其
2003 年北美大停电、 2008 年 1 月我国南方多省因雪灾而大范围停电等大面积停电事故，充分 暴露了大电网的脆弱性 . [1-2] 微电网作为自洽系统，具有脱网独立运行的能力，能提高供电的可靠性 . 为了满足负荷对微电网系统电压和频率的要求，跟踪微电网中负荷的变化需要采取相应的协调控制 策略，目前 采用的协调 控制策略主 要有：主从 站控制 [3] 、 负荷—频率 二次控制 [4] 、连络线 (tie line) 基于多代理技术的微电网控制和多微电网分层分布式控制 [6] . 这些控制策略都能保证微电网 控制 [5] 、 孤岛电压和频率的稳定，但负荷—频率二次控制需要大容量的存储单元，连路线控制、多代理控制 以及分层分布式控制需要安装通信装置 . 本文考虑经济性和实用性，采用主从控制的孤岛稳定运行 策略，即将微型燃气轮机这种功率可调的机组作为主电源，应用恒频恒压控制方法时刻维持孤岛运 行电压和频率稳定，将太阳能电池和风力发电这类间歇性发电机组作为从电源，采用 P-Q 控制方法 让其尽可能输送能量，以达到最大化利用新能源的目的 [7-10] .
微电网技术的研究
微电网中的应用，超级电容器在微电网中的应用，孤岛模式 下的微电网，低压微电网中的功率传输特性，微电网控制策略 微电网发展策略
中国学术期刊文辑（2013）
目
录
一、微电网的策略研究 微电网孤岛运行的主从控制策略研究_ 1 微电网孤岛运行时的频率控制策略_ 6
微电网分散协调控制策略设计与仿真_ 11 微电网非计划孤网控制策略分析_ 16 微电网孤岛运行模式下的协调控制策略_ 21 二、微电网的决策优化 微电网供电决策优化问题的评述 微电网发电备用配置优化问题_ 30 微电网仿真分析与等效化简_34 微电网仿真与实验系统__总体设计_ 微电网仿真中的电源设备建模_ 44 微电网非破坏性无盲区孤岛检测技术 51 微电网分布式电源控制研究 57 微电网负荷优化分配 63 微电网孤网运行时的频率特性分析_ 68 39 26
微电网孤岛运行的主从控制策略研究
刘文
（广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006 ）
摘要：为实现微电网孤岛运行时多个分布式电源的协调控制，提出主从控制策略，即主分布式 电源采用 V-f 控制，为微电网提供稳定的电压和频率；从分布式电源采用 P-Q 控制，使可再生 能源得到充分应用，从而使微电网孤岛运行具有良好的稳态和动态性能 . MATLAB 仿真结果表 明，主从控制策略能使各分布式电源之间较好地协调，满足了系统电压和频率的要求 . 关键词： 微电网；孤岛运行；主从控制策略； V - f 控制； P - Q 控制 中图分类号： TM727 文献标志码： A
微电网故障暂态分析及抑制方法研究 74
第 25 卷 2011 年
第3期 8月
五邑大学学报（自然科学版） JOURNAL OF WUYI UNIVERSITY （ Natural Science Edition）
Vol.25 No.3 Aug. 2011
文章编号： 1006-7302 （ 2011 ） 03-0056-05
A Study of Master-slave Control Strategy in the Isolated Microgrid
LIU Wen (Automation School, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China) Abstract: When an isolated microgrid runs, the essential problem needed to be solved is to achieve the coordination of multiple distributed power sources. In this paper, a master-slave control strategy is proposed, i.e., the V - f control method is used in master distributed power to provide a stable voltage and frequency for the microgrid and P - Q control method is applied in the slaves, making full use of renewable energy. With this control strategy, the isolated microgrid can run steadily and with dynamic performance. Simulation shows that the control strategy proposed can coordinate these distributed powers and meet the need of the system voltage and frequency. Key words: microgrid; islanding operation; master-slave control strategy; V - f control; P - Q control
输出电压的幅值和频率维持不 变，为微网的孤岛运行提供强有 定的负荷功率跟随特性. 如图1 所示，分布式电源输出的有功功 率从 P 变化到 P3 、无功功率从 Q1 1 变化到 Q3 ， 其输出的频率始终为 50 Hz ，电压幅值为额定值 . 本文采用的 V - f 控制框图如图 2 所示，微电源采用 V - f 控制时，通过设定电压参考值，实时采 集逆变器端口电压信息 Va 、 Vb 、 Vc ，在 PI 控制器的调节作用下，维持逆变器端口电压的恒定；频 率由锁相环产生恒定参考值， 本 文 通 过 MATLAB/simulink 环境中自带锁相环 PLL 模块 来实现频率恒定的要求. 对 称三相电网电压波形经派克 变换后仅含 d 轴分量 Vd . 当电 压基准值取三相对称电压的 相 电 压 峰 值 时 ， Vdref,pu = 1 ，
收稿日期： 2011 - 03 - 08 作者简介： 刘文（ 1985 —） ，男，湖北仙桃人，硕士研究生，从事微电网运行控制与保护技术的研究 .
第 25 卷
第3期
刘文：微电网孤岛运行的主从控制策略研究
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孤岛主从控制策略
主电源逆变器 V-f 控制 分布式电源的接口逆变器采取恒压恒频控制，这意味着不管分布式电源输出功率如何变化，其
2003 年北美大停电、 2008 年 1 月我国南方多省因雪灾而大范围停电等大面积停电事故，充分 暴露了大电网的脆弱性 . [1-2] 微电网作为自洽系统，具有脱网独立运行的能力，能提高供电的可靠性 . 为了满足负荷对微电网系统电压和频率的要求，跟踪微电网中负荷的变化需要采取相应的协调控制 策略，目前 采用的协调 控制策略主 要有：主从 站控制 [3] 、 负荷—频率 二次控制 [4] 、连络线 (tie line) 基于多代理技术的微电网控制和多微电网分层分布式控制 [6] . 这些控制策略都能保证微电网 控制 [5] 、 孤岛电压和频率的稳定，但负荷—频率二次控制需要大容量的存储单元，连路线控制、多代理控制 以及分层分布式控制需要安装通信装置 . 本文考虑经济性和实用性，采用主从控制的孤岛稳定运行 策略，即将微型燃气轮机这种功率可调的机组作为主电源，应用恒频恒压控制方法时刻维持孤岛运 行电压和频率稳定，将太阳能电池和风力发电这类间歇性发电机组作为从电源，采用 P-Q 控制方法 让其尽可能输送能量，以达到最大化利用新能源的目的 [7-10] .
微电网技术的研究
微电网中的应用，超级电容器在微电网中的应用，孤岛模式 下的微电网，低压微电网中的功率传输特性，微电网控制策略 微电网发展策略
中国学术期刊文辑（2013）
目
录
一、微电网的策略研究 微电网孤岛运行的主从控制策略研究_ 1 微电网孤岛运行时的频率控制策略_ 6
微电网分散协调控制策略设计与仿真_ 11 微电网非计划孤网控制策略分析_ 16 微电网孤岛运行模式下的协调控制策略_ 21 二、微电网的决策优化 微电网供电决策优化问题的评述 微电网发电备用配置优化问题_ 30 微电网仿真分析与等效化简_34 微电网仿真与实验系统__总体设计_ 微电网仿真中的电源设备建模_ 44 微电网非破坏性无盲区孤岛检测技术 51 微电网分布式电源控制研究 57 微电网负荷优化分配 63 微电网孤网运行时的频率特性分析_ 68 39 26