微网逆变器不平衡电压协调补偿边界分析与计算

赖纪东; 徐洁洁; 苏建徽; 谢天月; 崔玉妹

doi:10.7500/AEPS20210610009

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

微网逆变器不平衡电压协调补偿边界分析与计算

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 微网逆变器不平衡电压协调补偿边界分析与计算
- Analysis and Calculation of Coordinated Compensation Boundary for Unbalanced Voltage of Microgrid Inverter
- 电力系统自动化 2022年46卷第6期页码：127-136
- 作者机构：
  
  1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽省合肥市 230009
  2.光伏系统教育部工程研究中心(合肥工业大学),安徽省合肥市 230009
- 作者简介：
  
  赖纪东(1981—)，男，博士，副教授，主要研究方向：分布式发电与微电网技术、电力变换节能技术。E-mail：laijidong@126.com
  徐洁洁(1997—)，女，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：分布式发电与微电网技术。E-mail：2232179502@qq.com
  苏建徽(1963—)，男，博士，教授，主要研究方向：分布式发电与微电网技术、电力变换节能技术。E-mail：su_chen@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51541703)
- DOI：10.7500/AEPS20210610009
  中图分类号：
- 收稿：2021-06-10，
  
  修回：2021-10-17，
  
  网络出版：2022-01-10，
  
  纸质出版：2022-03-25
- 稿件说明：
移动端阅览
赖纪东,徐洁洁,苏建徽等.微网逆变器不平衡电压协调补偿边界分析与计算[J].电力系统自动化,2022,46(6):127-136.

LAI Jidong,XU Jiejie,SU Jianhui,et al.Analysis and Calculation of Coordinated Compensation Boundary for Unbalanced Voltage of Microgrid Inverter[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(6):127-136.
赖纪东,徐洁洁,苏建徽等.微网逆变器不平衡电压协调补偿边界分析与计算[J].电力系统自动化,2022,46(6):127-136. DOI： 10.7500/AEPS20210610009.

LAI Jidong,XU Jiejie,SU Jianhui,et al.Analysis and Calculation of Coordinated Compensation Boundary for Unbalanced Voltage of Microgrid Inverter[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(6):127-136. DOI： 10.7500/AEPS20210610009.

摘要

孤岛微电网下，微网逆变器参与系统电压不平衡补偿是改善网内电压质量的重要方式之一。然而，在严重负载不平衡条件下，可能出现即使微网逆变器容量充足，也无法实现逆变器端口和公共连接点（PCC）不平衡电压同时补偿的情况。为此，文中从微网逆变器端口和PCC电压不平衡协调补偿机理入手，首先讨论了不平衡电压协调补偿影响因素，接着详细分析推导了协调补偿边界条件，并由此提出了一种不平衡电压补偿边界定量计算方法。该方法以微网逆变器端口电压不平衡度与PCC电压不平衡度为约束条件，求解出微网逆变器协调补偿临界电流值。最后，分别基于MATLAB/Simulink软件及Starsim半实物仿真平台搭建了仿真和实验平台，仿真及实验结果验证了协调补偿边界理论分析的正确性及所提方法的有效性。

Abstract

In the islanded microgrid

the microgrid inverter participates in the compensation of system voltage unbalance

which is one of the important ways to improve the power quality in the microgrid. However

under the condition of serious load unbalance

it may occur that the unbalanced voltages at the inverter port and the point of common coupling (PCC) cannot be compensated simultaneously even if the microgrid inverter has a sufficient capacity. Therefore

on the basis of theoretical analysis of coordinated compensation mechanism for unbalanced voltage both at the microgrid inverter port and PCC

the influencing factors of coordinated compensation for unbalanced voltage are firstly discussed. And then the coordinated compensation boundary conditions are analyzed and deduced in detail. Consequently

a quantitative calculation method of unbalanced voltage compensation boundary is proposed. This method takes the voltage unbalance degrees at the microgrid inverter port and PCC as the constraint conditions to obtain the critical current value of the coordinated compensation of the microgrid inverter. Finally

a simulation platform and an experimental platform are established based on the MATLAB/Simulink and the Starsim hardware-in-the-loop simulation platform

respectively. The simulation and experimental results verify the correctness of the theoretical analysis of coordinated compensation boundary and the effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

HAN Y ， SHEN P ， ZHAO X ， et al . Control strategies for islanded microgrid using enhanced hierarchical control structure with multiple current-loop damping schemes ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 3 ）： 1139 - 1153 .

于彦雪，马慧敏，陈晓光，等 . 弱电网下基于准静态模型的混合控制微网逆变器同步稳定性研究［J/OL］. 电工技术学报［ 2021-05-11 ］. https：//doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201512 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201512 .

YU Yanxue ， MA Huimin ， CHEN Xiaoguang ， et al . Synchronous stability research of inverters in hybrid microgrid based on the quasi-static models under weak grid ［J/OL］. Transactions of China Electrotechnical Society ［ 2021-05-11 ］. https：//doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201512 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201512 .

杨义，杨苹，唐玉烽 . 兼具电能质量补偿功能的互联变换器统一控制策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 15 ）： 132 - 140 .

YANG Yi ， YANG Ping ， TANG Yufeng . Unified control strategy with power quality compensation function for interlinking converters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 15 ）： 132 - 140 .

王吉彪，陈启宏，刘莉，等 . 面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 8 ）： 38 - 44 .

WANG Jibiao ， CHEN Qihong ， LIU Li ， et al . Grid-connected control for inverters oriented to microgrid with unbalance compensation for three-phase voltage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 38 - 44 .

IEEE recommended practice for monitoring electric power quality： IEEE Std 1159—2009 ［S］. 2009 .

电能质量三相电压不平衡： GB/T 15543—2008 ［S］. 2008 .

Power quality—three-phase voltage unbalance ： GB/T 15543—2008 ［S］. 2008 .

吴学智，刘海晨，唐芬，等 . 孤岛下基于负序虚拟导纳的微网不平衡控制策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 15 ）： 3222 - 3230 .

WU Xuezhi ， LIU Haichen ， TANG Fen ， et al . Negative sequence virtual admittance based unbalance control strategy in islanded mode microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 15 ）： 3222 - 3230 .

PENG Y L ， SHUAI Z K ， GUERRERO J M ， et al . Performance improvement of the unbalanced voltage compensation in islanded microgrid based on small-signal analysis ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 67 （ 7 ）： 5531 - 5542 .

AHMADI M ， KARIMI S . Voltage unbalance compensation using new structure of decouple double synchronous reference frame in stand-alone microgrids ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2020 ， 14 （ 22 ）： 5093 - 5103 .

LIU J ， MIURA Y ， ISE T . Cost-function-based microgrid decentralized control of unbalance and harmonics for simultaneous bus voltage compensation and current sharing ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 8 ）： 7397 - 7410 .

陈萌，肖湘宁 . 孤岛微电网分布式电压不平衡补偿控制策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 8 ）： 45 - 51 .

CHEN Meng ， XIAO Xiangning . Distributed control strategy for voltage unbalance compensation in islanded microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 45 - 51 .

王逸超，罗安，金国彬 . 微网逆变器的不平衡电压补偿策略［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 19 ）： 4956 - 4964 .

WANG Yichao ， LUO An ， JIN Guobin . An unbalanced voltage compensation method for parallel inverters in microgrids ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 19 ）： 4956 - 4964 .

韦徵，茹心芹，石伟，等 . 适用于不平衡负载工况下的微网逆变器控制策略［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 20 ）： 76 - 82 .

WEI Zheng ， RU Xinqin ， SHI Wei ， et al . Control strategy for microgrid inverter under unbalanced load conditions ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 20 ）： 76 - 82 .

陈杰，赵冰，陈新，等 . 不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 20 ）： 4790 - 4801 .

CHEN Jie ， ZHAO Bing ， CHEN Xin ， et al . Droop control of three-phase four-wire parallel inverters under unbalanced load condition ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 20 ）： 4790 - 4801 .

曾正，邵伟华，李辉，等 . 孤岛微网中虚拟同步发电机不平衡电压控制［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 2 ）： 372 - 381 .

ZENG Zheng ， SHAO Weihua ， LI Hui ， et al . Unbalanced voltage control of virtual synchronous generator in islanded micro-grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 2 ）： 372 - 381 .

马添翼，金新民 . 基于自适应负序电流虚拟阻抗的微电网不平衡控制策略［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 12 ）： 12 - 18 .

MA Tianyi ， JIN Xinmin . An unbalanced control strategy for microgrid based on adaptive negative sequence current virtual impedance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 12 ）： 12 - 18 .

ANDISHGAR M H ， GHOLIPOUR M ， HOOSHMAND R A . Improved secondary control for optimal unbalance compensation in islanded microgrids with parallel DGs ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 116 ： 105535 .

MENG L X ， GUERRERO J M . Optimization for customized power quality service in multibus microgrids ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2017 ， 64 （ 11 ）： 8767 - 8777 .

赖纪东，谢天月，苏建徽，等 . 基于粒子群优化算法的孤岛微电网电压不平衡补偿协调控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 16 ）： 121 - 129 .

LAI Jidong ， XIE Tianyue ， SU Jianhui ， et al . Coordinated control of voltage unbalance compensation in islanded microgrid based on particle swarm optimization algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 16 ）： 121 - 129 .

GARNICA M ， DE VICUÑA L G ， MIRET J ， et al . Optimal voltage-support control for distributed generation inverters in RL grid-faulty networks ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 67 （ 10 ）： 8405 - 8415 .

ACHARYA S ， EL-MOURSI M S ， AL-HINAI A ， et al . A control strategy for voltage unbalance mitigation in an islanded microgrid considering demand side management capability ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 3 ）： 2558 - 2568 .

施永，杨向真，苏建徽，等 . 微网系统不平衡电压补偿控制策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 23 ）： 96 - 102 .

SHI Yong ， YANG Xiangzhen ， SU Jianhui ， et al . Compensation control strategy of unbalanced voltage for microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 23 ）： 96 - 102 .

年珩，教煐宗，孙丹 . 基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 123 - 129 .

NIAN Heng ， JIAO Yingzong ， SUN Dan . Flexible compensation strategy of unbalanced voltage for grid-connected inverter based on virtual synchronous generator ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 123 - 129 .

HOSEINNIA S ， AKHBARI M ， HAMZEH M ， et al . A control scheme for voltage unbalance compensation in an islanded microgrid ［J］. Electric Power Systems Research ， 2019 ， 177 ： 106016 .

WANG Y C ， ZHOU G D ， LI X Q . A voltage unbalance compensation strategy based on virtual impedance for DGs in island microgrid without sequence component separation ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 127 ： 106641 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于滑动平均电压电流相移的数字化功率计算方法

微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析

微电网无互联线逆变器并联系统新型相位调节法

微电网孤网运行时的频率特性分析