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分布式多变流器型微电网无互联线潮流控制实时硬件在环仿真验证

2022/07/15165 作者:佚名
导读:1、仿真参数 为验证所提控制策略的有效性,基于 dSPACE1005 平台对其性能进行实时硬件在环仿真测试。该平台拓扑如图2,由4 台容量为25 kVA 变流器及1台90 kVA 可调模拟负荷组成。4 台变流器中,2 台变流器控制于CCM:CCM-VSC1 和CCM-VSC2,分别模拟光伏发电和风力发电系统;另外2 台控制于VCM:VCM-VSC1 和VCM-VSC2。4 台变流器参数相同,如表1

1、仿真参数

为验证所提控制策略的有效性,基于 dSPACE1005 平台对其性能进行实时硬件在环仿真测试。该平台拓扑如图2,由4 台容量为25 kVA 变流器及1台90 kVA 可调模拟负荷组成。4 台变流器中,2 台变流器控制于CCM:CCM-VSC1 和CCM-VSC2,分别模拟光伏发电和风力发电系统;另外2 台控制于VCM:VCM-VSC1 和VCM-VSC2。4 台变流器参数相同,如表1 所示。

2、VCM-VSC 与CCM-VSC 间均载

实时硬件在环仿真结果和数据分别如图4 和表2所示。初始阶段S0:微电网系统运行于孤岛模式,VCM-VSC1 和VCM-VSC2 采用下垂和虚拟阻抗控制, CCM-VSC1 和CCM-VSC2 均运行最大功率点、单位功率因数模式下,其有功功率PmC1 和PmC2 均为5 kW,无功功率QmC1 和QmC2 均为0。微电网负荷为阻感负荷,其中电阻R 为9.65Ω,电感L 为46 mH,额定电压工况下对应有功负荷PL 为15 kW,无功负荷QL为10kvar。由于下垂控制特性,微电网电压幅值和角频率稍偏离额定值UN 和ωN,负载有功功率为12.6kW,无功功率为8.4kvar。由图4 和表2 可见,虽然VCM-VSC1 和VCM-VSC2 并网线路阻抗略有差异,但通过虚拟阻抗可实现均载,两者的有功功率PmV1 和PmV2 均在1.298 kW,QmV1 和QmV2分别为在4.233 kvar 和4.153 kvar。2 台VCM-VSC之间有功实现了精确的均分,无功分配误差δV12 为0.019,可见无功分配精度也较高。在该阶段,负荷无功全部由VCM-VSC 提供。

S1 阶段:在T1 时刻,将CCM-VSC1 控制模式转为ω-P、U-Q 倒下垂模式。在此假设其有功功率与无功功率可自由调配,且认为与VCM-VSC具有相同的有功与无功容量。由于CCM-VSC1 对系统无功功率的支持作用,系统电压偏离额定值的差值减小。由图4 和表2 可见,CCM-VSC1 与2 台VCM-VSC 间实现了较好的有功功率均载,均稳定运行于2.888kW。然而,由于等效线路阻抗差异的影响,CCM-VSC 与VCM-VSC 并没有实现较好的无功均载,CCM-VSC1 与2 台VCM-VSC无功分配误差δV1C1 和δV2C1 分别为0.683 和0.705。

S2 阶段:在T2 时刻,将CCM-VSC2 转变为与CCM-VSC1 同样的工作模式。系统电压偏离额定值的差值进一步减小。同时可见,由于稳态时,系统运行于同一频率,有功功率在4 台变流器之间实现了较好的均载,均稳定运行于3.514kW。

无功功率在2 台CCM-VSC 之间实现了较好的均载,均稳定运行于3.161kvar。但由于等效线路阻抗差异的影响,其并未与VCM-VSC 实现均载,δV1C1 和δV2C1分别为0.682 和0.709。

3、功率分配精度改善

实时硬件在环仿真结果如图5 和表2所示,在本算例中,CCM-VSC 控制中加入自适应的空载电压补偿法控制。与上节相比, 无功功率在VCM-VSC 与CCM-VSC之间实现较好的均载性能。由表2 可见,在S2 阶段,δV1C1 和δV2C1 分别为0.007 和0.033。

按照 VCM-VSC 有功额定为10 kW,无功额定为10 kvar,最大电压偏差为10%额定电压,最大频率偏差为± 0.5Hz 设置下垂系数。CCM -VSC 按照视在功率为10kVA 计算。

初始条件S0 :CCM-VSC1 和CCM-VSC2 均运行最大功率点、单位功率因数模式下,其有功功率PmC1 和PmC2 分别为5 kW 和9 kW,无功功率QmC1 和QmC2 均为0。

S1 阶段:T1 时刻,启动CCM-VSC1,按照无功储备量,3 台变流器按照QmC1:QmV1:QmV2=8.66:10:10共同分担负荷无功8.8kvar。因此,QmC1、QmV1、QmV2无功功率将分别承担2.6、3.1、3.1kvar。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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