基于等效馈线的孤岛微网并联专用[prov_or_city]干式变压器间环流抑制策略
在下垂控制的参考电压中补偿等效馈线电压降,并通过动态虚拟复阻抗调节负载波动及专用[prov_or_city]干式变压器间阻抗差异,以减弱线路阻抗固有阻性成分并提高其匹配精度。仿真研究表明,等效馈线阻抗计算能够反映网络参数的变化,含电压降补偿的下垂控制配合动态虚拟复阻抗调节,可有效抑制专用[prov_or_city]干式变压器间环流,并提高功率分配精度。
专用[prov_or_city]干式变压器作为分布式电源与微网的接口设备,承担着系统稳定运行与高质量供电的重要使命,专用[prov_or_city]干式变压器并联是实现分布式电源并网和系统扩容的主要技术手段。
微网孤岛运行时,分布式电源并网系统可视为多台三相有源专用[prov_or_city]干式变压器并联运行,并联专用[prov_or_city]干式变压器间的环流问题不可忽视[1-2]。环流会使电子设备过热,降低其安全性能,同时使负载不按比例分配,降低系统传输效率[3]。因此,环流抑制策略的研究对分布式发电和微网的控制具有重要意义。
并联专用[prov_or_city]干式变压器的线路阻抗和输出电压存在差异,是引起专用[prov_or_city]干式变压器间环流的重要原因[3-4]。下垂控制是实现多专用[prov_or_city]干式变压器并联的主要控制策略,受线路阻抗的影响,下垂控制在线路参数不匹配及线路电压降不可忽略时,不仅会增大环流,而且造成功率分配误差[5]。
文献[6]采用了Q-?U下垂控制,以削弱线路阻抗对功率分配的影响。文献[7]根据负载功率的变化,将输出电压的粗调环节与下垂系数微调相结合,共同调节输出电压。考虑到并联专用[prov_or_city]干式变压器的设计参数、连线阻抗以及闭环控制器参数存在差异,有学者提出利用虚拟阻抗模拟改善专用[prov_or_city]干式变压器的输出阻抗特性[8],以减小线路参数对环流的影响。然而,固定成比例的虚拟阻抗在负载波动时控制效果有限。
文献[9]利用遗传算法优化虚拟阻抗控制器参数,以提高功率分配精度。文献[10]建立了输出电流dq轴分量与虚拟阻抗的关系,以减弱专用[prov_or_city]干式变压器等效输出阻抗差异,在专用[prov_or_city]干式变压器输出阻抗和线路阻抗可忽略时有良好控制效果。
上述方案未考虑虚拟阻抗和传输线路上的电压降,文献[11]通过微网分层控制,利用集中式二级控制器恢复电压幅值,这要求控制器间进行较为复杂的通信,无法发挥下垂控制无需专用[prov_or_city]干式变压器间通信互连线的优势。
本文提出一种基于等效馈线的并联专用[prov_or_city]干式变压器间环流抑制策略。通过实时功率计算间接求得等效馈线阻抗,将各专用[prov_or_city]干式变压器的外接电感、本地负载和传输线路阻抗差异归一化,并在下垂控制的参考电压中补偿等效馈线电压降。
基于等效馈线阻抗计算,本文设计的动态虚拟复阻抗可根据并联专用[prov_or_city]干式变压器阻抗匹配原则动态调节,以适应负载波动及专用[prov_or_city]干式变压器间线路阻抗差异,提高专用[prov_or_city]干式变压器输出阻抗的匹配精度。最后,仿真搭建孤岛微网模型(future renewable electric energy delivery and management, FREEDM),验证所提控制策略的环流抑制效果。
图1 多环控制结构图
图4 多环控制框图
图5 FREEDM微网结构图
结论
本文针对孤岛微网中专用[prov_or_city]干式变压器间环流的抑制策略进行研究,通过分析专用[prov_or_city]干式变压器间环流产生的原因,提出基于等效馈线的下垂控制和动态虚拟复阻抗控制策略。