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基于动态平均一致性算法的微网无功功率分配与电压调节方法
Dynamic Average Consensus-Based Reactive Power Sharing and Voltage Regulation Method in the Microgrid
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | 下垂控制 微电网 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 微电网 下垂控制 分布式自适应虚拟阻抗 无功功率分配 电压恢复 |
语言:
中文摘要
作为一种新兴的方法,微电网中接口逆变器的下垂控制已被广泛采用。然而,由于实际微电网中馈线阻抗存在差异,下垂控制无法实现分布式发电机之间的无功功率按比例分配。因此,本文提出了一种基于平均一致性算法的新型分布式自适应虚拟阻抗方法,以缓解馈线阻抗不匹配问题。其中,虚拟阻抗由静态电感和自适应电感组成,通过创建额外的控制回路来重塑等效阻抗。自适应电感单元基于无功功率偏差,采用多智能体一致性算法进行设计。通过对等效阻抗进行完全分布式调整,可以提高无功功率分配的精度。然后,将所提出的控制方法应用于改进的下垂控制中,该方法嵌入了设计的动态电压平均一致性估计器,可实现更优的电压恢复。最后,通过仿真验证了所提控制方法的有效性,并通过实验研究进一步予以证明。
English Abstract
As a burgeoning approach, droop control of interfacing inverters in microgrids has been widely adopted. However, droop control cannot achieve proportional reactive power sharing among distributed generators because of the difference of feeder impedances in actual microgrids. Hence, a novel distributed adaptive virtual impedance method based on average consensus algorithm is proposed to relieve feeder impedance mismatch. There into, virtual impedance is composed of static and adaptive inductance, which is designed to reshape equivalent impedance by creating additional control loops. Adaptive inductance unit is designed based on reactive power mismatch by applying multiagent consensus algorithm. By fully distributed adjustment to equivalent impedance, reactive power sharing accuracy can be improved. Then, proposed control method is applied to modified droop control, which is embedded designed dynamic voltage average consensus estimator, providing superior voltage restoration. At last, the effectiveness of proposed control method is shown by using simulation and further demonstrated through experiment study.
S
SunView 深度解读
从阳光电源微电网解决方案的业务视角来看,该论文提出的基于动态平均一致性算法的无功功率分配与电压调节技术具有重要应用价值。传统下垂控制在实际微电网中因馈线阻抗差异无法实现精确的无功功率按比例分配,这一痛点在阳光电源大规模分布式光伏并网和储能系统集成项目中普遍存在,直接影响系统效率和电能质量。
该技术的核心创新在于引入分布式自适应虚拟阻抗方法,通过静态与自适应电感的组合重塑等效阻抗,利用多智能体一致性算法实现全分布式调节。这种方案与阳光电源现有的逆变器控制架构高度兼容,可嵌入到1500V大功率组串逆变器和储能变流器PCS产品线中,提升多机并联系统的无功均衡能力。特别是在工商业微电网和离网储能项目中,该技术能够有效解决多台逆变器因安装位置分散、线路参数不一致导致的功率分配失衡问题。
从技术成熟度评估,该方法已完成仿真和实验验证,但工程化应用仍需关注几个关键点:一是通信延迟对一致性算法收敛速度的影响,需结合阳光电源iSolarCloud智慧能源管理平台的通信架构优化;二是自适应参数在复杂工况下的鲁棒性,特别是负载突变和新能源出力波动场景;三是与现有电压-无功控制策略的协调配合。
该技术为阳光电源在高比例新能源接入的微电网场景中提供了差异化竞争优势,建议在户用光储、离网电站等典型应用中开展先导性试点,积累工程数据,推动技术向产品化转化。