微電網(wǎng)中雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制

微電網(wǎng)中雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制

0基于dfig的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法風(fēng)能是一種分布廣泛的清潔能源。隨著能耗設(shè)備成本和可靠性的降低，屋頂裝置可以用作小型電網(wǎng)中的替代裝置。微電網(wǎng)是較薄弱的小型發(fā)配電網(wǎng)絡(luò),風(fēng)力發(fā)電的接入會(huì)對(duì)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響,風(fēng)速的隨機(jī)變化會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電功率的明顯波動(dòng)和電能質(zhì)量的下降。采用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)DFIG(DoublyFedInductionGenerator)的變速恒頻發(fā)電機(jī)組是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型,所以對(duì)微電網(wǎng)中DFIG發(fā)電系統(tǒng)控制方法的研究具有重要的意義。文獻(xiàn)利用DFIG對(duì)微電網(wǎng)的頻率和電壓進(jìn)行管理,提高了微電網(wǎng)從并網(wǎng)向孤島運(yùn)行方式過(guò)渡過(guò)程中的動(dòng)態(tài)性能。文獻(xiàn)提出了一種將由DFIG組成的風(fēng)電場(chǎng)并入微電網(wǎng)的控制方法,特別適合以風(fēng)力發(fā)電作為主要電源的微電網(wǎng)使用。文獻(xiàn)提出了一種基于DFIG的無(wú)功功率管理方法,能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。微電網(wǎng)的并網(wǎng)和孤島2種運(yùn)行方式存在很大區(qū)別,本文針對(duì)微電網(wǎng)的并網(wǎng)及孤島運(yùn)行狀態(tài),分別提出了相應(yīng)的DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法。微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)DFIG捕獲最大風(fēng)能,并且計(jì)及微電網(wǎng)線(xiàn)路中電阻參數(shù)所占比重較大導(dǎo)致風(fēng)功率變化引起的電壓波動(dòng),采用靈敏度分析的方法根據(jù)有功功率變化調(diào)整輸出的無(wú)功功率來(lái)穩(wěn)定微電網(wǎng)的電壓。微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí),DFIG采用變槳距角控制并結(jié)合儲(chǔ)能裝置限制風(fēng)電功率,使DFIG以頻率和電壓可控的方式工作,通過(guò)模擬下垂特性與其他逆變器電源一起協(xié)調(diào)控制微電網(wǎng)的頻率和電壓。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的微電網(wǎng)中DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法能夠有效地解決風(fēng)力發(fā)電向微電網(wǎng)中的集成。1光伏發(fā)電系統(tǒng)模型本文選擇DFIG風(fēng)力發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池和光伏發(fā)電作為分布式電源,使用蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,并結(jié)合負(fù)荷、電力電子接口設(shè)備和相應(yīng)的控制裝置構(gòu)成微電網(wǎng)的主體結(jié)構(gòu),如圖1所示。在整體控制策略上,本文采用微電網(wǎng)的分層控制結(jié)構(gòu)。微電網(wǎng)中心控制器MGCC(MicroGridCentralController)和負(fù)荷控制器LC(LoadController)、微電源控制器MC(MicrosourceController)之間需要建立可靠的通信連接。MGCC安裝在中壓-低壓變電站對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制;LC和MC從屬于MGCC,分別對(duì)具體的負(fù)荷和微電源進(jìn)行控制。微型燃?xì)廨啓C(jī)能夠提供25~500kW的穩(wěn)定功率輸出,具有高燃料利用效率、低廢氣排放水平、低初始安裝費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。本文選擇高速單軸結(jié)構(gòu)的微型燃?xì)廨啓C(jī)SSMT(Single-ShaftMicroTurbine),使用文獻(xiàn)中給出的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。單軸微型燃?xì)廨啓C(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)發(fā)電,發(fā)出的高頻交流電經(jīng)過(guò)整流和逆變之后向電網(wǎng)或者負(fù)荷供電。固體氧化物燃料電池SOFC(SolidOxideFuelCell)是一種在中高溫下直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的新型發(fā)電裝置,屬于第3代燃料電池技術(shù),具有燃料適應(yīng)性廣、能量轉(zhuǎn)換效率高、零污染、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。本文采用文獻(xiàn)中的數(shù)學(xué)模型,并在SOFC電池組輸出端接入Buck-Boost直流變換電路,最終通過(guò)逆變器將Buck-Boost電路輸出的直流電壓逆變成交流電壓向電網(wǎng)或者負(fù)荷供電。光伏發(fā)電是另一種具有廣泛應(yīng)用前景的分布式電源,具有可再生、無(wú)污染、方便靈活、可與建筑集成等優(yōu)點(diǎn)。本文采用文獻(xiàn)中的光伏發(fā)電模型,使用擾動(dòng)觀察法來(lái)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤,在給定的溫度和光照條件下,保證光伏發(fā)電系統(tǒng)一直運(yùn)行在最大功率點(diǎn)附近。此外,本文選擇蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,并采用文獻(xiàn)中的三階動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,其較精確地反映了蓄電池的充放電特性。2d彪式能源發(fā)電系統(tǒng)控制方法2.1轉(zhuǎn)子電角速度方程本文采用計(jì)及定子勵(lì)磁電流變化的DFIG數(shù)學(xué)模型來(lái)研究其在微電網(wǎng)不同運(yùn)行狀態(tài)下的控制方法。在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,DFIG的電壓和磁鏈方程如下:其中,Us、Ur、Is、Ir、Ψs、Ψr分別是定子和轉(zhuǎn)子電壓、電流和磁鏈?zhǔn)噶?Rs、Rr、Ls、Lr分別是定子和轉(zhuǎn)子電阻和繞組自感;Lm是定子和轉(zhuǎn)子之間的互感;ωe是同步電角速度;ωer是轉(zhuǎn)子電角速度。計(jì)及定子勵(lì)磁電流變化,令I(lǐng)mo=LsIs/Lm+Ir,則有下述DFIG數(shù)學(xué)模型:其中,定子和轉(zhuǎn)子間漏磁系數(shù)σ=1-Lm2/(LrLs),轉(zhuǎn)差電角速度ω1=ωe-ωer。2.2最大功率點(diǎn)跟蹤方法和網(wǎng)側(cè)變流器矢量控制為了減小風(fēng)速波動(dòng)對(duì)微電網(wǎng)的影響,本文在DFIG出口處并聯(lián)了由超級(jí)電容和蓄電池組成的混合儲(chǔ)能裝置。微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制原理如圖2所示,控制方法由轉(zhuǎn)子變流器控制、最大功率點(diǎn)跟蹤、網(wǎng)側(cè)變流器控制、儲(chǔ)能系統(tǒng)控制和功率協(xié)調(diào)控制組成。DFIG轉(zhuǎn)子變流器控制采用定子磁鏈定向的矢量控制方法,并且計(jì)及定子勵(lì)磁電流的變化,在較精確的模型下實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。對(duì)轉(zhuǎn)子變流器,考慮Us和Ψs的動(dòng)態(tài)過(guò)程,由式(2)可得:選擇定子磁鏈定向,下標(biāo)d、q分別表示各變量的d軸和q軸分量。在dq坐標(biāo)下,有,Ψsq=0,式(3)可以寫(xiě)成:可以根據(jù)式(4)對(duì)DFIG的有功功率和無(wú)功功率進(jìn)行解耦控制,定子有功功率和無(wú)功功率控制閉環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子q軸和d軸參考電流I*rq和I*rd,具體的控制原理可參考文獻(xiàn)。轉(zhuǎn)子變流器有功功率參考值Pr*由最大功率點(diǎn)跟蹤方法給出,無(wú)功功率參考值Qr*由功率協(xié)調(diào)控制給出。為了提高微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)能利用效率,需要進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。假設(shè)風(fēng)速為v,則風(fēng)輪機(jī)能夠捕獲的最大功率可以表示為:其中,ρ是空氣密度;S是風(fēng)輪掃風(fēng)面積,在最大功率點(diǎn)跟蹤算法中都可以看成常數(shù);Cp(λ,β)是風(fēng)能利用系數(shù),其是葉尖速比λ和槳距角β的函數(shù),文中將其簡(jiǎn)寫(xiě)為Cp,Pw只與Cp有關(guān)。本文利用DFIG輸出總功率的單峰特性,采用搜索的方法實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。網(wǎng)側(cè)變流器控制采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法,如果網(wǎng)側(cè)變流器通過(guò)一個(gè)變壓器與交流電網(wǎng)相連,則:其中,Ugd是電網(wǎng)電壓Ug的d軸分量;Igd、Igq分別是電網(wǎng)電流Ig的d軸、q軸分量;R和L分別是變壓器的等效電阻和電感;ed、eq分別是變流器輸入控制電壓的d軸和q軸分量。由于采用電網(wǎng)電壓定向Ugd=0,Igd和Igq分別代表了變流器的有功電流分量和無(wú)功電流分量,可以實(shí)現(xiàn)功率的解耦控制。其d軸參考電流I*gd由直流電壓Udc控制閉環(huán)產(chǎn)生,為轉(zhuǎn)子變流器提供穩(wěn)定的直流電壓,q軸參考電流I*gq由無(wú)功功率Qg控制閉環(huán)產(chǎn)生,其參考值Qg*由功率協(xié)調(diào)控制給出?；旌蟽?chǔ)能裝置中逆變器和雙向DC-DC變換器的控制方法參考文獻(xiàn),逆變器采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。儲(chǔ)能裝置的有功功率和無(wú)功功率參考值PC*、QC*均由功率協(xié)調(diào)控制給出。微電網(wǎng)并網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),由大電網(wǎng)幫助維持功率平衡,儲(chǔ)能裝置有功功率設(shè)定值PC*=0。微電網(wǎng)線(xiàn)路的電阻參數(shù)較大,風(fēng)力發(fā)電有功功率的隨機(jī)變化將會(huì)導(dǎo)致電壓的明顯波動(dòng)。本文中的功率協(xié)調(diào)控制采用靈敏度分析的方法,根據(jù)捕獲的最大功率Pr*調(diào)節(jié)DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的無(wú)功功率Q來(lái)穩(wěn)定電壓,并將無(wú)功功率在定子側(cè)(轉(zhuǎn)子變流器控制)、網(wǎng)側(cè)變流器和儲(chǔ)能裝置之間分配。首先確定Q值,考慮并網(wǎng)接口節(jié)點(diǎn)處的潮流方程,在運(yùn)行點(diǎn)處將潮流方程線(xiàn)性化:其中,SθP、SθQ、SUP、SUQ均是靈敏度矩陣中的元素,下標(biāo)中的2個(gè)字母代表靈敏度關(guān)聯(lián)的2個(gè)量。由上式可得由DFIG有功功率和無(wú)功功率變化引起的并網(wǎng)接口處的電壓偏移:為了調(diào)節(jié)微電網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)接口處電壓與大電網(wǎng)側(cè)電壓近似一致,DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)該發(fā)出的無(wú)功功率為:其中,P0、Q0分別是運(yùn)行點(diǎn)處的有功功率和無(wú)功功率,ΔU0是運(yùn)行點(diǎn)處電壓與微電網(wǎng)并網(wǎng)電壓之間的差值。由網(wǎng)側(cè)變流器優(yōu)先承擔(dān)系統(tǒng)要發(fā)出或吸收的無(wú)功功率。當(dāng)網(wǎng)側(cè)變流器能力不足時(shí),由定子側(cè)補(bǔ)充,這一優(yōu)先順序考慮了定子側(cè)發(fā)出無(wú)功功率時(shí)定子電流增加所造成的損耗。當(dāng)DFIG本身發(fā)出或吸收的無(wú)功功率不能滿(mǎn)足電壓管理要求時(shí),由儲(chǔ)能裝置提供支持。2.3子帶算子時(shí)間常數(shù)當(dāng)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí),與大電網(wǎng)的連接斷開(kāi)。為了維持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行,需要對(duì)DFIG的輸出功率進(jìn)行限制。此時(shí),DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制原理如圖3所示,控制方法由轉(zhuǎn)子變流器控制、槳距角控制、網(wǎng)側(cè)變流器控制、儲(chǔ)能系統(tǒng)控制和功率協(xié)調(diào)控制組成。其中網(wǎng)側(cè)變流器控制和儲(chǔ)能系統(tǒng)控制采用的方法與微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)相同,不再介紹。轉(zhuǎn)子變流器仍然采用定子磁鏈定向的矢量控制方法,但是定子磁鏈Ψs不再由定子側(cè)電壓Us決定,而是受勵(lì)磁電流幅值Imo控制。Ψs的相位角θs不再通過(guò)觀測(cè)Us得到,而是通過(guò)對(duì)定子電壓頻率參考值fs*的積分得到。DFIG不再捕捉最大風(fēng)功率,而是表現(xiàn)為一個(gè)電壓和頻率可控的交流電源。由式(1),令,Ψsq=0,有:從上式可以看出,在dq坐標(biāo)系下,定子磁鏈可以通過(guò)勵(lì)磁電流Imo控制,并且為了實(shí)現(xiàn)定子磁鏈定向,Irq需要根據(jù)Isq進(jìn)行調(diào)整,故選擇參考值如下:其中,fs是DFIG定子側(cè)電壓頻率,Us*是定子側(cè)電壓幅值的參考值。由式(2),考慮Ψsq=0,可以將定子側(cè)電壓方程簡(jiǎn)化為:令定子時(shí)間常數(shù)τms=Ls/Rs,定子漏磁系數(shù)σs=(Ls-Lm)/Lm,有:由上式,考慮到微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)Us變化較小,Imo可以通過(guò)定子d軸電流Isd控制。由式(11)—(14),通過(guò)上述定子磁鏈定向的矢量控制方法,DFIG可以看作是一個(gè)頻率和電壓可控的交流電源。該方法最大的缺點(diǎn)是不能夠直接控制DFIG的轉(zhuǎn)矩,因?yàn)镮sq由負(fù)載決定,Irq必須跟蹤Isq的變化而不能用來(lái)控制轉(zhuǎn)矩。本文采用槳距角控制來(lái)間接控制DFIG的轉(zhuǎn)矩,式(5)中風(fēng)能利用系數(shù)由下式確定:其中,N是齒輪比,ωr是軸角速度。則槳距角控制的參考值為:其中,Pn是設(shè)定的負(fù)荷有功功率需求,Cp*、λ*、β*、ωr*分別是各變量的參考值。將上式線(xiàn)性化,用下標(biāo)0表示線(xiàn)性化的點(diǎn),符號(hào)δ表示變量在線(xiàn)性化點(diǎn)附近的微小增量,得到:DFIG的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定:其中,Tm和Te分別是DFIG的機(jī)械轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩,J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。同樣將上式線(xiàn)性化,有:其中,M1—M8、N1—N3是計(jì)算的中間變量。設(shè)τβ是槳距角變化的時(shí)間常數(shù),則槳距角的動(dòng)態(tài)變化滿(mǎn)足如下關(guān)系:由槳距角和轉(zhuǎn)速構(gòu)成狀態(tài)變量,由式(21)和式(23)可以得出狀態(tài)方程為:式(24)中狀態(tài)變量、輸入變量和擾動(dòng)分別為:系數(shù)矩陣分別為:槳距角控制的最大調(diào)節(jié)速度受機(jī)械調(diào)整部件的限制,本文中限制最大調(diào)節(jié)速度為±3°/s,所以槳距角控制需要具有良好的阻尼。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本文選擇閉環(huán)極點(diǎn)為-0.15和-1.5,此時(shí)系統(tǒng)為過(guò)阻尼狀態(tài),阻尼比為1.7。該閉環(huán)極點(diǎn)設(shè)置能夠同時(shí)滿(mǎn)足限制最大調(diào)節(jié)速度和較快速響應(yīng)的要求。根據(jù)閉環(huán)極點(diǎn)的設(shè)置方法,此時(shí)相應(yīng)的反饋系數(shù)為kf1=0.65,kf2=-0.88。綜合上述分析,槳距角控制的輸入信號(hào)由下式產(chǎn)生:當(dāng)風(fēng)速增加,槳距角控制不滿(mǎn)足要求,轉(zhuǎn)子角速度ωr>ωrh時(shí),功率協(xié)調(diào)控制通過(guò)設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的PC*來(lái)吸收額外的功率;當(dāng)風(fēng)速降低,轉(zhuǎn)子速度ωr<ωrl時(shí),功率協(xié)調(diào)控制設(shè)定PC*來(lái)補(bǔ)充不足的功率需求。在孤島運(yùn)行時(shí),本文選擇儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先發(fā)出或吸收無(wú)功功率。微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí),DFIG的有功功率和無(wú)功功率需求Pn和Qn由下垂特性給出。本文中DFIG采取可變的下垂系數(shù),當(dāng)風(fēng)速變化較大時(shí),可以通過(guò)改變下垂系數(shù)來(lái)修改Pn,既降低了儲(chǔ)能裝置的充放電次數(shù),又避免了風(fēng)電功率與需求功率差額較大時(shí)儲(chǔ)能裝置的能力不足?？勺兿麓瓜禂?shù)由預(yù)先設(shè)定好的幾組不連續(xù)下垂系數(shù)組成。每組中所有分布式電源的下垂系數(shù)之和相等,這樣能夠保證微電網(wǎng)頻率和電壓的單位調(diào)節(jié)功率是固定的,下垂系數(shù)調(diào)整的結(jié)果是使負(fù)荷在各個(gè)分布式電源中重新分配。在其他分布式電源容量允許的情況下,幾組下垂系數(shù)按照DFIG承擔(dān)的負(fù)荷比例從大到小順序排列。設(shè)定DFIG可用風(fēng)電功率Pw和需求功率Pn之間差額的閾值,當(dāng)Pw-Pn<0時(shí),將下垂系數(shù)調(diào)整為后一組,減少DFIG承擔(dān)的負(fù)荷比例,即減少Pn和Qn;反之,當(dāng)Pw-Pn>0.2p.u.時(shí),將下垂系數(shù)調(diào)整為前一組,增加Pn和Qn。因?yàn)轱L(fēng)功率具有隨機(jī)性,下垂系數(shù)的修改不能是連續(xù)實(shí)時(shí)的,否則會(huì)因下垂系數(shù)的頻繁變化影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行?？梢栽O(shè)定每間隔一段時(shí)間檢測(cè)一次,如果調(diào)整的閾值條件滿(mǎn)足并保持2s,則對(duì)下垂系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。3仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果本文采用PSCAD/EMTDC仿真軟件搭建了微電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本文共有2個(gè)算例,采用圖1中的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu),DFIG、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏發(fā)電和蓄電池5條線(xiàn)路都是380V線(xiàn)路,參數(shù)為R1=0.641Ω/km,X1=0.101Ω/km,5條線(xiàn)路長(zhǎng)度分別為200m、400m、200m、200m和20m。大電網(wǎng)側(cè)線(xiàn)路為10kV線(xiàn)路,參數(shù)為R2=0.347Ω/km,X2=0.2345Ω/km,線(xiàn)路長(zhǎng)度為1000m。此外,DFIG、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池和光伏發(fā)電的主要參數(shù)詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[13-17]。算例1:微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池和光伏發(fā)電都采用PQ控制,DFIG跟蹤最大風(fēng)功率,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。圖4(a)中轉(zhuǎn)速、直流側(cè)電壓及轉(zhuǎn)矩為標(biāo)幺值。從圖中可看出,仿真實(shí)驗(yàn)采用的風(fēng)速在10~12.5m/s之間變化。通過(guò)最大風(fēng)功率跟蹤,DFIG轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化。當(dāng)風(fēng)速變化較慢時(shí),轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與控制的設(shè)定值基本保持一致;當(dāng)風(fēng)速發(fā)生突變時(shí),轉(zhuǎn)速的實(shí)際值會(huì)短時(shí)偏離設(shè)定值,并逐漸跟蹤設(shè)定值的變化。在整個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,DFIG直流側(cè)電壓保持穩(wěn)定,DFIG的電磁轉(zhuǎn)矩Te和機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tm保持平衡,與捕獲的風(fēng)功率變化相一致。圖4(b)中縱軸均為標(biāo)幺值,前2幅圖分別給出了采用單位功率因數(shù)控制和采用靈敏度分析方法控制無(wú)功功率時(shí)DFIG的功率仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2種情況下DFIG的有功功率P相同,都捕獲了最大的風(fēng)能。單位功率因數(shù)控制時(shí)DFIG不發(fā)出無(wú)功功率,Q=0,采用靈敏度分析方法控制時(shí)發(fā)出的無(wú)功功率Q隨有功功率P變化而不斷調(diào)整。第3幅圖中Qg和Qs分別表示采用靈敏度分析方法時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器和定子側(cè)發(fā)出的無(wú)功功率,從圖中可以看出Q優(yōu)先由網(wǎng)側(cè)變流器承擔(dān),當(dāng)網(wǎng)側(cè)變流器能力不足時(shí)才由定子側(cè)負(fù)責(zé)承擔(dān)。第4幅圖給出了2種情況下并網(wǎng)接口處節(jié)點(diǎn)電壓的比較,可以看出采用單位功率因數(shù)控制時(shí)電壓Urms1受DFIG有功功率變化的影響有明顯的波動(dòng),而采用靈敏度分析方法控制DFIG的無(wú)功功率后電壓Urms2得到改善。算例2:微電網(wǎng)孤島運(yùn)行,光伏發(fā)電采用PQ控制,跟蹤最大功率約16kW,微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池和DFIG都模擬下垂特性,仿真開(kāi)始時(shí)微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池下垂系數(shù)選擇為kP1=100kW/Hz、kQ1=1.31579kvar/V,運(yùn)行點(diǎn)為40kW、380V,DFIG下垂系數(shù)選擇為kP2=200kW/Hz、kQ2=1.31579kvar/V,運(yùn)行點(diǎn)為80kW、380V。可變下垂系數(shù)采用較簡(jiǎn)單的情況,只在10s時(shí)刻進(jìn)行一次檢測(cè),并且只采用2組下垂系數(shù)。除初始下垂系數(shù)之外,另一組下垂系數(shù)設(shè)置為kP1=150kW/Hz、kQ1=1.31579kvar/V,kP2=100kW/Hz、kQ2=1.31579kvar/V。負(fù)荷參數(shù)為P1=45kW,Q1=8kvar,P2=55kW,Q2=6kvar,P3=40kW,Q3=6kvar,在10s時(shí)刻有功負(fù)荷突然增至P1=85kW,P2=85kW,P3=90kW,在20s時(shí)刻,有功負(fù)荷突然增加到P1=120kW,P2=125kW,P3=95kW。采用恒定下垂系數(shù)和可變下垂系數(shù)2種情況下的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。圖5(a)中可用風(fēng)功率為標(biāo)幺值,由圖可見(jiàn)仿真實(shí)驗(yàn)使用的風(fēng)速與算例1相同。從圖中可以看出,可用的最大風(fēng)功率隨風(fēng)速不斷變化,而且2種情況下系統(tǒng)的頻率變化基本相同。這是因?yàn)橄麓瓜禂?shù)的調(diào)整中保證微電網(wǎng)頻率和電壓的單位調(diào)節(jié)功率不變,雖然下垂系數(shù)發(fā)生了變化,但整體上相同的功率變化引起的頻率變化相同,只是負(fù)荷在分布式電源之間進(jìn)行了重新分配。圖5(b)中縱軸均為標(biāo)幺值,前2幅圖分別給出了2種情況下DFIG的有功功率設(shè)定值Pn和實(shí)際值Pw。第1幅圖采用恒定下垂系數(shù)時(shí)DFIG有功功率不能滿(mǎn)足下垂控制給出的設(shè)定值,第2幅圖在可變下垂系數(shù)情況下,DFIG基本可以承擔(dān)全部由下垂控制給出的有功功率設(shè)定值。后2幅圖分別是儲(chǔ)能裝置在2種情況下的有功功率和無(wú)功功率對(duì)比,下標(biāo)1表示恒定下垂系數(shù),下標(biāo)2表示可變下垂系數(shù)。從圖中可以看出,無(wú)功功率下垂系數(shù)在調(diào)整時(shí)保持不變,所以2種情況下DFIG的無(wú)功功率基本相同。下垂系數(shù)控制模塊在10s時(shí)刻檢測(cè)到Pw-Pn<0,并保持2s,滿(mǎn)足調(diào)整條件,將下垂系數(shù)調(diào)整為后一組。此時(shí),kP2由200kW/Hz變?yōu)?00kW/H