基于自适应控制与电能质量评估模型的微网电能质量全局优化控制策略研究

The research on the microgrid power quality improvement play important role in theory significance and practical value for the construction and development of microgrid. Now the microgrid power quality improvement strategy based on the ‘local compensation’ of power electronic converters in microgrid has been accepted more and more attentions. However, there are still some advantages such as power quality identification, compensation accuracy, and power quality global improvement. Therefore how to identify the power quality, to realize the power quality global improvement is one of the key problem in microgrid development. This project based on our previous works and the ‘local compensation’ strategy, a microgrid power quality global optimization control strategy based on adaptive control and power quality evaluation model is proposed. Firstly, the power quality evaluation model is developed to identify the power quality problem for microgrid, and then the identification result is used to generate the regulating scheme to adjust the controller of converter. By the flexibly control of converter, the power quality of microgrid can be realized. In order to overcome the problem that the single converter control only faces to local power quality improvement, the power quality evaluation model generates cooperative control strategy to all ‘local compensation’ converters to realized the power quality improvement global optimization.

微网电能质量的有效治理对推动微网建设与发展具备重要理论意义与较强工程应用价值。目前，采用微网电力电子变流器对微网电能质量进行“本地补偿”的方法得到了广泛研究，但其在微网电能质量辨识、补偿精度及微网电能质量治理全局最优等方面还存在不足。如何对微网中多种电能质量问题进行辨识并有效治理，达到微网电能质量治理全局最优是该领域亟待解决的难题之一。本项目基于申请人已有研究成果，延续微网变流器“本地补偿”思想，提出基于自适应控制与电能质量全局评估模型的微网电能质量优化控制策略。首先建立微网电能质量全局评估模型，对微网中多种电能质量问题进行辨识，自适应控制算法参考辨识结果产生对应调整方案，其调整可调控制器参数或结构对变流器灵活控制，实现对微网电能质量补偿。针对单个变流器补偿只面向局部的缺点，电能质量评估模型对微网整体电能质量做全局评估，并产生多个变流器的协同控制方案，实现微网电能质量治理的全局最优。

微网在运行过程中，其母线电压的电能质量受到发电侧与负荷侧的共同影响，当微网工作于复杂工况时，电力电子变流器与负荷的交互作用，会在微网中产生电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、谐波等典型的电能质量问题。采用传统的类似于配电网的电能质量治理方案，一般对特定节点的电能质量问题进行治理，而在逆变器的控制系统中设置特定的控制策略对特定的电能质量问题进行治理时，控制策略的功能是固定的，往往只能治理一种或者几种电能质量问题，且会占用较大的逆变器控制系统资源，增加系统的复杂度，降低系统的稳定性。针对上述问题，本项目中，提出基于一种基于自适应控制与电能质量全局评估模型的微网电能质量全局优化控制策略，在项目的研究中，针对微网中典型的电能质量问题，深入分析了自适应控制方法与微网逆变器传统控制系统结合的控制方案，提出了基于MIT自适应的虚拟阻抗控制策略、基于李雅普诺夫理论的逆变器模型参考自适应方法、基于Narendra理论的逆变器自适应方法、基于Popov理论的逆变器自适应方法等多种微网逆变器自适应律构建方法，并设计了基于上述自适应律的微网逆变器自适应控制策略；提出了一种基于CRITIC与动态系数的微网电能质量评估方法，从而对微网中节点的电能质量及微网全局的电能质量进行评估，同时考虑微网中的功率平衡与电能质量之间的关系，产生对微网中多逆变器进行协同控制的方案，从而达到对微网电能质量治理的全局最优。