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(1.輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(重慶大學(xué))，重慶 400044；2.重慶新世紀(jì)電氣有限公司，重慶 400030)

基于自適應(yīng)下垂控制的微電網(wǎng)控制策略研究

唐昆明1，王俊杰1，張?zhí)?

(1.輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(重慶大學(xué))，重慶 400044；2.重慶新世紀(jì)電氣有限公司，重慶 400030)

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的起動(dòng)和功率變化對(duì)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量及功率平衡影響較大，因此提出了一種自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制方法。該方法在傳統(tǒng)下垂控制中引入暫態(tài)分量、功率與下垂系數(shù)的一次函數(shù)項(xiàng)，以改善下垂控制的動(dòng)態(tài)性能和均流效果。針對(duì)含有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的微電網(wǎng)，采用基于分層控制結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制和 PQ 控制相結(jié)合的協(xié)調(diào)控制策略。利用 PSCAD/EMTDC 進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提自適應(yīng)下垂控制方法的正確性和微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略的有效性。

微電網(wǎng)；感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷；PQ 控制；改進(jìn)下垂控制；PSCAD/EMTDC

0 引言

微電網(wǎng)是由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合而形成的一個(gè)獨(dú)立可控系統(tǒng)[1-2]。針對(duì)微電源的不同類型和微電網(wǎng)靈活的運(yùn)行方式，并考慮到負(fù)荷的需求，需要對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行源荷協(xié)調(diào)控制，即將微電源和負(fù)荷均作為可調(diào)度的資源參與電力供需平衡控制[3]。文獻(xiàn)[4-5]采用基于動(dòng)態(tài)虛擬阻抗的自適應(yīng)下垂控制策略，減小了引入虛擬阻抗而導(dǎo)致電壓的下降過大；文獻(xiàn)[6]研究了交直流混合微電網(wǎng)在蓄電池平抑作用下的運(yùn)行控制策略；文獻(xiàn)[7]采用電壓-相角下垂控制代替電壓-頻率下垂控制，但只研究了孤島運(yùn)行的情況；文獻(xiàn)[8]針對(duì)光伏發(fā)電的特點(diǎn)，提出一種P/U下垂控制方法，抑制光伏電源并網(wǎng)時(shí)的暫態(tài)過電壓；文獻(xiàn)[9]引入d軸與q軸電壓的比值rat，提出了P/U、Q/rat下垂控制策略；文獻(xiàn)[10]提出一種改進(jìn)的魯棒下垂控制方法，但該方法只適用于線路阻抗呈阻性的情況；文獻(xiàn)[11]提出一種通過組網(wǎng)電源的功率裕度調(diào)整微電源下垂系數(shù)的自適應(yīng)下垂控制方法；文獻(xiàn)[12]在下垂控制中引入電網(wǎng)參數(shù)的估計(jì)值和功率參考值，文獻(xiàn)[13]在P/f下垂控制中引入自適應(yīng)最小均方環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了下垂控制的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

目前微電網(wǎng)控制策略的研究著重于對(duì)逆變器的控制和微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，負(fù)荷多采用恒阻抗(Z)、恒電流(I)或恒功率(P)等靜態(tài)負(fù)荷模型，較少考慮到負(fù)荷采用動(dòng)態(tài)模型對(duì)微電網(wǎng)的影響，但動(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)微電網(wǎng)尤其是孤島運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)有較大影響。而實(shí)際微電網(wǎng)中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷在總的負(fù)荷中占有不可忽略的比例，因此典型的動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型——感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型是研究動(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)微電網(wǎng)影響的理想模型。文獻(xiàn)[14]對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的機(jī)械特性和穩(wěn)定特性進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)[15]研究了電動(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)及功率變化對(duì)微電網(wǎng)暫態(tài)的影響。

針對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷在起動(dòng)和功率變化過程中需要大量有功和無功功率，進(jìn)而引起微電網(wǎng)(特別是微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí))電壓頻率波動(dòng)及微電源間功率分配失準(zhǔn)的問題，本文提出了一種自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制方法，引入暫態(tài)分量、功率與下垂系數(shù)的一次函數(shù)項(xiàng)，改善下垂控制的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)微電源間合理的功率分配；并在此基礎(chǔ)上，采用自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制和PQ控制相結(jié)合的微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略。利用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型，驗(yàn)證了所提控制策略的正確性和有效性。

1 微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

本文采用的微電網(wǎng)如圖1所示。

圖1 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structure diagram of microgrid

本文采用分層控制作為微電網(wǎng)的整體控制策略，微電網(wǎng)中央控制器(Microgrid Central Controller，MGCC)作為上層控制器對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCC兩端的電壓、電流、頻率等電氣信號(hào)，并負(fù)責(zé)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的通信；負(fù)荷控 制 器 (Load Controller) 和 微 電 源 控 制 器(Microsource Controller)作為底層控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷和微電源的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)荷和微電源進(jìn)行控制；LC和MC從屬于MGCC，三者之間通過可靠的通信連接。

在圖1中，三個(gè)微電源均和儲(chǔ)能裝置相連，其逆變器直流側(cè)電壓基本保持不變，可以等效為直流電源。微電源1、2的接口逆變器采用本文所提的自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制，微電源3的接口逆變器采用PQ控制。負(fù)荷為一定比例的ZIP負(fù)荷和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷組成，接在微電網(wǎng)交流母線上。

2 自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制

2.1 傳統(tǒng)下垂控制

傳統(tǒng)的下垂控制為

傳統(tǒng)的下垂控制是一種有差調(diào)節(jié)，沒有考慮電壓和頻率的恢復(fù)問題。在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷啟動(dòng)及功率變化的過程中，伴隨著無功功率及有功功率的波動(dòng)，進(jìn)而影響微電網(wǎng)電壓、頻率的穩(wěn)定。

2.2 引入暫態(tài)分量

圖2 微電源與交流母線間功率傳輸示意圖Fig. 2 Power transmission between MS and AC bus

此時(shí)，微電源輸出的有功功率和無功功率分別為

由式(2)和式(3)可得：

在工作點(diǎn)對(duì)式(4)兩邊微分可得：

由式(5)可知，當(dāng)功率變化時(shí)，微電源的輸出角頻率和系統(tǒng)角頻率之間會(huì)產(chǎn)生偏差；同理，微電源輸出電壓的相角變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致輸出功率的振蕩。因此當(dāng)負(fù)荷功率波動(dòng)時(shí)，可引入輸出電壓相角的微分負(fù)反饋以減小相角偏差，從而減小輸出功率的振蕩。又，故在傳統(tǒng)頻率下垂控制中引入暫態(tài)分量將有功下垂控制改進(jìn)為。同理在電壓下垂控制中也引入暫態(tài)分量，引入暫態(tài)分量后傳統(tǒng)下垂控制改進(jìn)為

當(dāng)功率穩(wěn)定時(shí)，式(6)中的暫態(tài)分量為0，即為傳統(tǒng)下垂控制；當(dāng)功率變化時(shí)，引入的暫態(tài)分量有利于消除功率的振蕩和降低功率控制的滯后性。

2.3 引入功率與下垂系數(shù)的一次函數(shù)項(xiàng)

圖3 兩個(gè)微電源間功率分配示意圖Fig. 3 Power sharing between MS1 and MS2

由式(3)可得：

聯(lián)立式(7)和式(8)可得

將傳統(tǒng)下垂控制方程代入式(9)，并對(duì)分母部分簡(jiǎn)化后可得

同理，由式(2)可得：

其中，C為常數(shù)。

式(10)和式(11)表明傳統(tǒng)下垂控制的功率分配與下垂系數(shù)、線路參數(shù)和負(fù)荷情況有關(guān)。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)將導(dǎo)致功率分配發(fā)生變化，故傳統(tǒng)下垂控制可能存在功率分配失準(zhǔn)的問題，此時(shí)需增大下垂系數(shù)以減小功率分配的偏差。但下垂系數(shù)過大，又將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)，固定的下垂系數(shù)難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的功率均分和系統(tǒng)穩(wěn)定。由式(10)和式(11)可知，下垂系數(shù)可表達(dá)為輸出功率的函數(shù)，當(dāng)線路參數(shù)和負(fù)荷不變時(shí)，為減少計(jì)算量，引入功率與下垂系數(shù)的一次函數(shù)項(xiàng)，使功率與下垂系數(shù)的乘積在較穩(wěn)定的范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)下垂系數(shù)根據(jù)功率變化的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，故改進(jìn)的下垂控制為

2.4 自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制

結(jié)合式(6)和式(12)，本文所提的自適應(yīng)下垂控制如式(13)。

2.5 自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制參數(shù)取值

2.5.1 md、 nd的取值

對(duì)式(2)和式(3)建立其小信號(hào)模型，可得：

聯(lián)立式(14)和式(15)可得：

則平均功率為

將式(17)帶入式(18)，整理后可得：

其中

對(duì)引入功率與下垂系數(shù)一次函數(shù)項(xiàng)的下垂控制方程式(12)，以取值為例進(jìn)行分析，的取值方法類似。取不同數(shù)值時(shí)，自適應(yīng)有功下垂曲線如圖4所示。其中，為逆變器輸出額定功率。

圖4 取不同數(shù)值時(shí)自適應(yīng)下垂曲線對(duì)比Fig. 4 Adaptive droop curves with different value of

3 微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制策略

并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，圖1中微電源1、2逆變器采用改進(jìn)的下垂控制；微電源3逆變器采用PQ控制；感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)吸收的無功由大電網(wǎng)提供。

大電網(wǎng)故障或微電網(wǎng)計(jì)劃孤島時(shí)，微電網(wǎng)運(yùn)行模式由并網(wǎng)切換至孤島。由于微電源1、2逆變器在并網(wǎng)時(shí)采用自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制，故切換過程不需要改變微電源的控制方式。

孤島運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開連接，微電源1、2作為主控單元來維持微電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定，其逆變器采用自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制，微電源3逆變器仍然采用PQ控制。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷吸收的無功功率由微電源1、2共享。

當(dāng)孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)需要并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，MGCC檢測(cè)微電網(wǎng)的頻率、電壓幅值和相角，若均滿足并網(wǎng)條件，則PCC斷路器合閘，MGCC執(zhí)行并網(wǎng)控制策略并向各MC下發(fā)功率控制參考值。在并網(wǎng)過程中，如某個(gè)并網(wǎng)條件不滿足，則不能并網(wǎng)，由MGCC調(diào)整微電源出力(如增發(fā)無功功率)并持續(xù)檢測(cè)電壓、頻率、相位，直至滿足并網(wǎng)條件。

4 仿真實(shí)驗(yàn)與算例分析

本文采用PSCAD/EMTDC軟件搭建如圖1所示的微電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。感?yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷參數(shù)詳情見參考文獻(xiàn)[16]；微電源1逆變器的下垂控制系數(shù)為

微電源2逆變器的下垂控制系數(shù)為

算例1：微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷額定功率為75 kW，在5 s時(shí)空載起動(dòng)，10 s時(shí)功率從零增加至額定功率；微電源1、2、3均按各自的功率參考值輸出設(shè)定的有功和無功功率。仿真結(jié)果如圖5所示。

由圖5(a)可知，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷在起動(dòng)過程中無功需求很大，此時(shí)負(fù)荷點(diǎn)的電壓幅值下降較大(如圖5(c)所示)。圖5(b)表明系統(tǒng)頻率除了在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和功率變化過程中有一定的振蕩外，維持在50 Hz不變。由圖5(d)和圖5(e)可知，在電動(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)和功率變化時(shí)，微電源1、2都會(huì)增加輸出的無功功率以滿足其需求，而輸出的有功功率基本不發(fā)生變化。由圖5(f)可知，采用PQ控制的微電源3，其輸出功率基本保持為參考功率不變。

圖5 微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的仿真結(jié)果Fig. 5 Simulation results of grid-connected microgrid

在算例1中，對(duì)微電源1、2采用傳統(tǒng)的下垂控制方法進(jìn)行仿真，其他參數(shù)保持不變，其輸出情況如圖6所示。

圖6 算例1中微電源1、2采用傳統(tǒng)下垂控制時(shí)的輸出功率Fig. 6 Simulation results of MS1 and MS2 operating in traditional droop control in case 1

對(duì)比圖5和圖6中微電源1、2的輸出功率可以看出，與傳統(tǒng)下垂控制相比，采用本文所提出的自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制的微電源1、2，其輸出功率的震蕩幅值更小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間更快，動(dòng)態(tài)過程更為平滑，輸出功率在動(dòng)態(tài)后保持穩(wěn)定，功率分配更為合理，更好的實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和功率變化下的功率平衡。

算例2：微電網(wǎng)孤島運(yùn)行，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷額定功率為75 kW，在5 s時(shí)空載起動(dòng)，10 s時(shí)功率從零增加至額定功率；其他仿真參數(shù)同算例1。仿真結(jié)果如圖7所示。

圖7 微電網(wǎng)孤島時(shí)的仿真結(jié)果Fig. 7 Simulation results of islanded microgrid

由圖7仿真結(jié)果可知，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)及功率變化的過程中，所需的有功和無功功率由微電網(wǎng)中采用自適應(yīng)下垂控制的微電源1、2共享。結(jié)合圖7(b)、圖7(d)和圖7(e)可以看出，微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的頻率隨微電源1、2的有功功率的變化而變化。由圖7(d)和圖7(e)可知，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)過程中，無功需求很大，微電源1、2輸出的無功功率將發(fā)生較大增加。由圖7(f)可知，采用PQ控制的微電源3輸出的功率基本維持為參考功率。

在算例2中，對(duì)微電源1、2采用傳統(tǒng)的下垂控制方法進(jìn)行仿真，其他參數(shù)保持不變，其輸出情況如圖8所示。

圖8 算例2中微電源1、2采用傳統(tǒng)下垂控制時(shí)的輸出功率Fig. 8 Simulation results of MS1 and MS2 operating in traditional droop control in case 2

對(duì)比圖7和圖8中微電源1、2的輸出功率可以看出，本文所提出的自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)亦可達(dá)到在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)性能和均流效果。

算例3：仿真開始時(shí)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷額定功率為75kW，5s時(shí)切換至孤島運(yùn)行，其他仿真參數(shù)同算例1。仿真結(jié)果如圖9所示。

圖9 微電網(wǎng)由并網(wǎng)切換至孤島時(shí)的仿真結(jié)果Fig. 9 Simulation results of grid-connected microgrid change to islanded

由圖9(a)和圖9(b)可知，在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行后系統(tǒng)的電壓幅值和頻率均略有下降，此時(shí)微電網(wǎng)的頻率和電壓由采用自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制的微電源1、2維持。圖9(c)和圖9(d)表明，當(dāng)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行后，微電源1、2輸出的有功功率均增加，微電源1輸出的無功功率減小，微電源2輸出的無功功率增加，實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷功率共享。圖9(e)表明采用PQ控制的微電源3的輸出功率基本維持為參考功率。

在算例3中，對(duì)微電源1、2采用傳統(tǒng)的下垂控制方法進(jìn)行仿真，其他參數(shù)保持不變，其輸出情況如圖10所示。

圖10 算例3中微電源1、2采用傳統(tǒng)下垂控制時(shí)的輸出功率Fig. 10 Simulation results of MS1 and MS2 operating in traditional droop control in case 3

對(duì)比圖9和圖10中微電源1、2的輸出功率可以看出，本文所提出的自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制在微電網(wǎng)運(yùn)行模式切換過程中，與傳統(tǒng)下垂控制相比，其輸出功率的震蕩幅值更小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間更快，動(dòng)態(tài)過程更為平滑，功率分配更為合理。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)微電網(wǎng)電壓頻率協(xié)調(diào)控制中，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性可能導(dǎo)致的微電網(wǎng)電壓頻率波動(dòng)及微電源間負(fù)荷分配失準(zhǔn)的問題，提出了一種自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制。在此基礎(chǔ)上，采用自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制和PQ控制相結(jié)合的分層控制策略對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。利用PSCAD/EMTDC進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明：(1) 在自適應(yīng)暫態(tài)下垂控制中，暫態(tài)分量的引入減小了動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，降低了輸出功率的震蕩幅值，改善了下垂控制的動(dòng)態(tài)性能；(2)功率與下垂系數(shù)一次函數(shù)項(xiàng)的引入提高了負(fù)荷變化時(shí)微電源間的功率分配精準(zhǔn)度，改善了均流效果；(3) 所采用的協(xié)調(diào)控制策略可實(shí)現(xiàn)含感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島模式下的功率平衡，亦可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行模式的順利切換。

[1]魯宗相, 王彩霞, 閔勇, 等. 微電網(wǎng)研究綜述[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2007, 31(19): 100-107. LU Zongxiang, WANG Caixia, MIN Yong, et al. Overview on microgrid research[J]. Automation of Electric Power Systems, 2007, 31(19): 100-107.

[2]NIKOS H, HIROSHI A, REZA I, C. Microgrids[J]. IEEE Power & Energy Magazine, July/August, 2007: 79-94.

[3]姚建國(guó), 楊勝春, 王珂, 等. 智能電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷”互動(dòng)運(yùn)行控制概念及研究框架[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(21): 1-6. YAO Jianguo, YANG Shengchun, WANG Ke, et al. Concept and research framework of smart grid "sourcegrid-load" interactive operation and control[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(21): 1-6.

[4]閆俊麗, 彭春華, 陳臣. 基于動(dòng)態(tài)虛擬阻抗的低壓微電 網(wǎng)下 垂 控 制 策 略 [J]. 電 力系 統(tǒng) 保 護(hù) 與 控 制 , 2015, 43(21): 1-6. YAN Junli, PENG Chunhua, CHEN Chen. Droop control strategy based on dynamic virtual impedance in low-voltage microgrid[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(21): 1-6.

[5]AUGUSTINE S, MISHRA M K, LAKSHM N. Adaptive droop control strategy for load sharing and circulating current minimization in low-voltage standalone DC microgrid[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2015, 6(1): 132-141.

[6]丁明, 田龍剛, 潘浩, 等. 交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(9): 1-8. DING Ming, TIAN Longgang, PAN Hao, et al. Research on control strategy of hybrid AC/DC microgrid[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(9): 1-8.

[7]MAJUMDER R, CHAUDHURI B, GHOSH A, et al. Improvement of stability and load sharing in an autonomous microgrid using supplementary droop control loop[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2010, 25(2): 796-808.

[8]李瑞生, 翟登輝. 光伏DG接入配電網(wǎng)及微電網(wǎng)的過電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(22): 62-68. LI Ruisheng, ZHAI Denghui. Research on over-voltage automatic adjustment method of distributed photovoltaic source accessing to distribution network or microgrid[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(22): 62-68.

[9]吳翔宇, 沈沉, 趙敏, 等. 基于公共母線電壓的微電網(wǎng)孤 網(wǎng) 運(yùn) 行 下 垂 控 制 策 略 [J]. 電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) , 2015, 30(24): 135-141. WU Xiangyu, SHEN Chen, ZHAO Min, et al. A droop control method based on PCC bus voltage in islanded microgrid[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(24): 135-141.

[10]王逸超, 羅安, 金國(guó)彬. 微網(wǎng)逆變器的改進(jìn)魯棒下垂多環(huán)控制[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2015, 30(22): 116-123. WANG Yichao, LUO An, JIN Guobin. Improved robust droop multiple loop control for parallel inverters in microgrid[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(22): 116-123.

[11]麻常輝, 潘志遠(yuǎn), 劉超男, 等. 基于自適應(yīng)下垂控制的風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)調(diào)頻研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(23): 21-27. MA Changhui, PAN Zhiyuan, LIU Chaonan, et al. Frequency regulation research of wind-PV-ES hybrid micro-grid system based on adaptive droop control[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(23): 21-27.

[12]VSSQSE J C, GUERREOR J M, LUNA A, et al. Adaptive droop control applied to voltage-source inverters operating in grid-connected and islanded modes[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, 56(10): 4088-4096.

[13]LI Peng, CHEN Chao, ZHANG Shuangle, et al. Research of adaptive inverse control applied to microsources based on P-f droop characteristic[C]// IEEE International Conference on Power System Technology, 2012.

[14]趙兵, 湯涌. 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性分析[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2009, 29(7): 71-77. ZHAO Bing, TANG Yong. Dynamic characteristics analysis of induction motor loads[J]. Proceedings of the CSEE, 2009, 29(7): 71-77.

[15]肖朝霞, 方紅偉. 含多分布式電源的微網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2011, 26(增刊1): 253-261. XIAO Zhaoxia, FANG Hongwei. Transient stability analysis of microgrid containing multiple microgrid sources[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2011, 26(S1): 253-261.

[16]孫華東. 計(jì)及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的電壓穩(wěn)定分析及其應(yīng)用研究[D]. 北京: 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 2005. SUN Huadong. Study on voltage stability analysis and its application considering induction motor loads[D]. Beijing: China Electric Power Research Institute, 2005.

(編輯 張愛琴)

Research on control strategy for microgrid based on adaptive droop control

TANG Kunming1, WANG Junjie1, ZHANG Taiqin2
(1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology, College of Electrical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China; 2. Chongqing New Century Electric Power Corporation, Chongqing 400030, China)

The start and power change of induction motor load have a big influence on voltage, frequency and power balance of microgrid, especially of islanded microgrid. So an adaptive-transient droop control strategy is investigated. In the proposed method, a linear function of the power and droop coefficient and a transient component are introduced to improve the dynamic performance and power sharing of traditional droop control. The whole control strategy of microgrid, which contains induction motor load, is a combination of adaptive-transient droop control and PQ control based on hierarchical control. The simulation model of microgrid is implemented in PSCAD/EMTDC software. The simulation results verify the correctness of the proposed adaptive-transient droop control and the effectiveness of the microgrid control strategy.

microgrid; induction motor load; PQ control; improved droop control; PSCAD/EMTDC

10.7667/PSPC151631

：2016-01-27

唐昆明(1959-)，男，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)與綜合自動(dòng)化等；

王俊杰(1991-)，男，通信作者, 碩士研究生，研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)綜合控制； Email: cquwjj@163.com

張?zhí)?1966-)，男，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榕潆娮詣?dòng)化。