隨著新能源分布式發(fā)電的發(fā)展，微電網受到了各國學者廣泛的關注。微電網是由分布式電源、負荷、儲能裝置、電力電子變換器、監(jiān)控和保護裝置等構成的中小型發(fā)配電單元，可以有效管理和實現(xiàn)分布式電源（Distributed Generation, DG）的靈活控制。

微電網的運行模式包括孤島模式和并網模式，并可在兩種模式間進行無縫切換。在孤島運行模式下，并聯(lián)運行的DG通常采用下垂控制來實現(xiàn)功率的合理分配。傳統(tǒng)下垂控制模擬電力系統(tǒng)發(fā)電機的行為，通過DG的頻率和電壓調整自身輸出功率。頻率是系統(tǒng)的全局變量，所以受控于系統(tǒng)頻率的有功功率可以實現(xiàn)均分。

而受控于系統(tǒng)電壓的無功功率由于各DG的線路阻抗不一致無法實現(xiàn)精確均分，導致系統(tǒng)內產生無功環(huán)流，影響電能輸送效率，嚴重時甚至引起系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。因此實現(xiàn)無功功率的精確均分，抑制無功環(huán)流是孤島交流微電網穩(wěn)定運行的關鍵問題。

文獻[11-12]設計了一種主動線路觀測器，可基于本地信號較精確地辨識出線路阻抗的實際值，基于該線路辨識結果，可有效補償DG線路的不匹配電壓降，實現(xiàn)無功功率均分。但是該方法較為復雜，對微電網結構要求很高，不適用于網狀等復雜結構。

文獻[13-14]通過構造虛擬電抗，增加各DG的等效輸出阻抗，改進控制策略，提高了無功均分的精度，但是由于DG輸出阻抗的增加，會引起較大的電壓偏差。文獻[15-16]通過虛擬電容算法模擬逆變器輸出端的并聯(lián)電容特性，并根據(jù)線路阻抗差異自適應補償線路阻抗壓降。但該算法中對輸出電壓進行兩次微分，微分運算使得高頻噪聲放大和輸出電壓畸變，會降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。

文獻[17]提出了一種自適應調節(jié)下垂系數(shù)的方法，將基準逆變器的輸出功率與各DG的輸出功率相比較，并自適應地調節(jié)各逆變器的下垂系數(shù)，該方法有效地減小或消除了由線路阻抗不一致引起的系統(tǒng)環(huán)流，實現(xiàn)了功率均分，但是該方法在計算下垂系數(shù)時需要利用DG之間的信息，對于通信帶寬要求較高。

基于以上分析，本文提出了基于同步補償?shù)母倪M下垂控制策略。根據(jù)DG的輸出電壓生成同步信號，通過該信號實現(xiàn)無功功率均分和電壓恢復，隨后設計兩種模式協(xié)調運行策略，最終實現(xiàn)無功功率均分且輸出電壓在額定值附近。本方法僅需低帶寬的通信，無需利用DG之間的信息，保證了微電網“即插即用”。

圖1 微電網的結構

圖4 結構控制框圖

圖11 基于RTDS的實驗框圖

結論

本文主要研究了交流微電網孤島運行時多DG并聯(lián)運行無功均分問題，具體工作如下：

1）基于微電網電壓-無功下垂特性，分析了同等容量DG間無功出力分配不均的原因，提出了一種利用基于同步補償?shù)母倪M下垂控制策略。該方法在傳統(tǒng)下垂控制的基礎上，根據(jù)DG的輸出電壓生成同步信號S1、S2。

當DG工作在無功均分模式時，按采樣周期同步補償下垂特性的電壓偏置，使得無功功率均分精度逐漸提高；當DG工作在電壓恢復模式時，在不影響無功分配精度的同時同步補償電壓偏置。通過穩(wěn)定性分析，探討關鍵參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

2）設計無功均分模式和電壓恢復模式的協(xié)調控制策略，使得系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，DG輸出的無功功率實現(xiàn)均分，且輸出電壓保持在額定值附近。本方法對通信帶寬要求較低，具有較強的魯棒性，算法簡單，無需利用DG之間的信息，實現(xiàn)了微電網各DG的“即插即用”。

3）設計仿真和RTDS實驗，驗證了本文提出策略的正確性和有效性。