孤網運行狀態下的新微電網主從控制措施分析

黃啟建

【摘 要】孤島運行作為微電網的重要特征之一，會對微電網的運行的穩定性造成較大影響。因為孤島運行的電壓和頻率波動范圍較大，原有的電網控制方式存在較大缺陷，無法實現對多個分布式電源的有效控制，為了對其進行改善，提出了新的微電網主從控制方法。文章以孤網運行狀態下常用微電網運行控制方式為入手點，對多個分布式電源的微電網的主從控制措施進行了討論，對仿真結果進行了分析，具有一定的借鑒和參考價值。

【關鍵詞】孤網運行 微電網 主從控制 V/f控制

孤網運行狀態下的微電網控制是非常復雜的，為了確保系統的正常運行，就需要保證微電網控制的科學性和有效性，所以便需要針對其中的不足之處進行改進。采用自適應主從控制方法對微電網進行控制，能夠有效提高控制水平，確保電壓和頻率的穩定性，對微電網的平穩運行具有重要意義。

1 孤網運行狀態下的微電網運行控制方式

目前常用的對分布式電源的主從控制方式主要有有兩種，分別為基于單個V/f電源的主從控制和基于Droop的主從控制，本文對此進行了分別討論。

1.1 基于單個V/f電源的主從控制

基于單個V/f電源的主從控制是一種常用的微電網主從控制方法，其核心理念為V/f控制和PQ控制的有機結合，在多個分布式電源中選出一個主電源，其他作為從電源，分別采用V/f控制方法和PQ控制方法進行控制，確保主電源電壓和頻率的穩定性，實現對多個電源功率的調節，使整個微電網系統的功率以相對穩定的形式輸出，進而保證系統的平穩性。這種主從控制方法在很大程度上保證了微電網系統運行的平穩性，但是因為其核心為主電源，是以主電源的負荷要求為控制標準的，并且其容量大小會對電壓和頻率的穩定性造成影響，這就使得該控制方法具有較大的局限性，當主電源出現異常現象時，將無法起到有效的控制作用。

1.2 基于Droop的主從控制

基于Droop的主從控制又叫做對等控制，該控制方法的核心思想是功率的共享，控制原理是依據微電網電源的下垂特性和與負荷之間的關系，通過采用P-f和Q-V下垂控制方法，對每一個分布式電源進行控制，將系統負荷變化引起的不平衡功率分攤給所有電源，以此來完成對系統功率的調節，保證其穩定性。微電網在這種控制模式下運行，分布式電源的穩態值會隨著負荷的變化發生改變，具有較大的不確定性，前后電壓和頻率之間存在差值，無法保證輸出功率的恒定；并且當負荷變化幅度較大時，電壓和頻率數值的改變也是較大的，其質量得不到保證，很容易超過允許偏差范圍，系統無法達到平衡狀態。

2 多個分布式電源的微電網的主從控制措施

2.1 多個V/f電源的協調合作

基于單個V/f電源的主從控制受主電源容量的限制較大，當主電源容量較小時便無法滿足負荷需求，進而對系統的穩定性造成影響。針對這種現象，可以將V/f控制方法應用于多個電源中，以此來擺脫主電源容量的限制，通過其他電源來對系統功率進行調節。但是多個電源同時在V/f控制方式下運行時，意味著這些電源是并聯關系，當電源的規格不同時，其額定電壓和頻率都是不一樣的，彼此之間便會出現環流現象，不利于整個系統的平穩運行；即使是電源規格相同，在實際運行過程中，線路不同長度也會使得每處電源的電壓和頻率不同，進而出現環流現象，所以必須對多個V/f電源進行協調，使其相互配合。因為每個V/f電源是都可以采用V/f控制和PQ控制，所以可以通過設置一定的條件，使電源能夠在滿足條件時為主電源，不滿足條件時為從電源，在兩種控制模式下進行轉換，能夠避免電源在并聯時出現環流現象。

2.2 多個分布式電源的微電網的主從控制措施

因為單個V/f電源的主從控制以及Droop的主從控制方式都存在一定的缺陷，使多個V/f電源相互配合，提出一種自適應主從控制方式，能夠有效改善其中的不足，在保證系統穩定方面能夠發揮顯著作用。根據每個分布式電源運行特點以及參數的不同，設置其成為主電源的相應條件，使其在滿足條件時處于V/f控制模式下，進而能夠根據負荷需求對電壓和頻率進行調節，保證輸出功率的恒定，而其他時間處于PQ控制模式下，避免對電壓和頻率調控造成影響，當有需求的時候，可以通過電源下垂特性的變化，對電壓和頻率進行調節，與主電源的V/f控制形成配合作用，以此來保證微電網運行的平穩性。多個分布式電源的自適應主從控制是對單個V/f電源的主從控制的優化和升級，將其中的唯一主電源替換為可以自我調節的多個分布式電源，使系統擁有多個調節平衡點，擴大了功率的可調節范圍，具有較強的靈活性，能夠根據預先設置好的條件自動切換，擺脫了單個主電源的限制，容錯性較好。

3 仿真結果分析

為了對單個V/f電源的主從控制方式以及多個分布式電源的主從控制方式進行對比，利用仿真模型進行了分析。通過得出的具體結果，可以知道在微電網實際運行中，當電源的負荷不滿足成為主電源的限制條件時，其控制方式為PQ控制方式；當電源負荷增加到預先的設定值時，便會成為新的主電源，其控制方式便會從PQ控制自動切換為V/f控制，參與到電壓和頻率的調節中。并且在系統負荷變化值較大時，在單個V/f電源主從控制方式下，系統的電壓和頻率變化值也較大，將會超過規定的允許偏差；而在多個分布式電源的主從控制方式下，系統的電壓和頻率在出現短暫的較大波動后，會經過調整趨于穩定，其變化值在允許范圍內。

4 結語

從仿真結果分析可以知道，基于多個分布式電源的微電網自適應控制方式，通過使多個電源形成配合，能夠有效保證孤網狀態下微電網輸出功率的穩定性，改善了主電源容量對微電網主從控制影響的缺陷，提高了微電網主從控制水平和控制質量，具有較高的推廣和應用價值。

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