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摘要：微电网的下垂控制根据逆变器控制的变量不同，有
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的
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控制和
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的
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控制，本文详细分析了这两种方法的控制原理，并在Digsilent上进行建模仿真，验证了后者具有更好的稳定性和兼容性。
关键词：微电网；逆变器；Droop控制
引言
微电网的迅速发展，这对于逆变器稳定安全的控制就显得更加的重要。本文主要对比分析了逆变器的
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的
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控制和
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的
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控制这两种控制方法的原理，并在Digsilent上进行建模仿真，验证了后者具有较好的稳定性和兼容性，这为以后下垂控制的研究奠定了基础。
1下垂控制的原理
微电网中的
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控制是模拟传统发电机的下垂特性，其控制原理如图1.1所示[1]：
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图1.1Droop控制原理图
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图2.1基于f-P/U-Q的Droop控制方法的外环控制器典型结构
在图1.1中，
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控制是根据负荷的增减来调节有功功率
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和无功功率
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的，而电压频率
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和电压幅值
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又根据下垂特性曲线随着有功功率
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和无功功率
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的变化而变化。最终根据负荷和下垂特性曲线两者的作用，由初始点
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运行到平衡点
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。由图2.8可以写出有功
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和频率
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以及无功
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和电压
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之间的
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关系为[2]：
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(1.1)
或者
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(1.2)
从公式(1.1)和(1.2)可以看出，有两种基本的
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控制方法：
1)改变公式(1.1)中括号里面的频率
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和电压
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，进而得到左边的值，来依次调节有功
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和无功
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，即
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的
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控制；
2)改变公式(1.2)中括号里面的有功
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和无功
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，进而得到左边的值，来依次调节频率
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和电压
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，即
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的
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控制。
2f-P/U-Q的Droop控制
2.1f-P/U-Q的Droop控制原理
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的
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控制主要是通过控制
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以及
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并依据
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特性曲线来依次得到功率的参考值
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以及
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，其控制器过程如图2.1所示。
图2.1由两个虚线框组成，依次为
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控制模块以及功率控制模块，其中左边的
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模块输出功率参考值
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以及
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给右边的功率控制模块，通过右边的模块依次得到电流的参考值
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、
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，再将其输入到内环进而对逆变器进行控制[1]。
2.2f-P/U-Q的Droop控制建模仿真
根据上述理论分析，本文基于
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软件建立了一个微电网系统，具体包括直流电压源、逆变器、负荷、线路和外电网。微电网的网架结构如图2.2所示。
在仿真运行的过程中，相关参数的设定值见表2.1，对于有量纲的参数使用的是其标幺值。
表2.1f-P/U-Q的Droop控制相关参数表
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由于
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控制运行方式比较灵活(可以并/离网)，所以
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处的开关是能够根据需求进行开闭的。在此案例仿真的开始一段时间，
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处的开关处于闭合状态，但是由于外电网是无穷大的系统，其默认的短路容量是非常大的，其惯性也很大，此时需要将其设置成有限容量的外电网。设置的事件为：在3s将总负荷（1）切断，在6s将外电网脱离，最后的仿真曲线如图2.5。
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图2.2f-P/U-Q的Droop控制网架结构
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(a)频率变化图 (b)电压变化图
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(c)有功功率变化图 (d)无功功率变化图
图2.3相关变量的仿真结果
由图2.3的仿真结果可知：有功
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随着频率
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而变，无功
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随着电压
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而变，其变化都满足相应的下垂特性曲线，并且最终的频率
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和电压
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都稳定在一个新的状态下，这也反映了
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控制的原理。
3P-f/Q-U的Droop控制
3.1P-f/Q-U的Droop控制原理
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的
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控制主要是对功率
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以及
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进行控制，并依据相应地
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特性曲线依次得到参考值
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、
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，其控制过程如图3.1[1]。
图3.1由左边的
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控制模块和右边虚线框中控制信号形成模块组成，
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控制模块输出频率
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和电压
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的参考值给控制信号形成模块，由右边的模块得到信号
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和
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，然后将此信号传到逆变器进行调节。此控制方式不存在电流内环，降低了复杂度。
3.2P-f/Q-U的Droop控制建模仿真
根据上述理论分析，本文基于
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软件建立了一个微电网系统，具体包括直流电压源、逆变器、负荷、线路和外电网。微电网的网架结构同图2.2。
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图3.1基于P-f/Q-U的Droop控制结构
与
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的
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控制方式类似，此时的外电网同样设置成有限容量的外电网。在仿真的过程中，相关参数的设定值见表3.1，对于有量纲的参数使用的是其标幺值。
表3.1 P-f/Q-U的Droop控制相关参数表
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设置的事件为：在3s切掉总负荷，6s切断外电网，最后的仿真波形如图3.6。
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(a)有功变化图 (b)无功变化图
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(c)频率变化图 (d)电压变化图
图3.6相关变量的仿真结果
由图3.6的仿真结果可知：频率能够跟随有功功率的变化而变化，电压能够跟随无功功率的变化而变化，其变化都满足相应的下垂特性曲线，并且
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控制是一种有差调节。将图3.6和图2.5对比分析可知
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的
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控制比
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的
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控制的仿真图波形变化更加平缓，说明
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的
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控制更能应对负荷和外电网的突然变化，并且在实际中，大多都是采用
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的
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控制，因此在以后的研究中可以多加应用
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的
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控制。
4总结
微电网
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控制主要既可以并网运行也可以离网运行，研究分析
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的
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控制和
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的
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控制这两种控制方法的运行特性，验证了后者具有较好的稳定性和兼容性，对于微电网
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控制的深入研究有着重要的意义。
参考文献
[1]肖静.基于DIGSILENT逆变型分布式电源建模及其对配电网的影响研究[D].北京:北京交通大学,2013.
[2]王成山.微电网分析与仿真理论[M].北京:科学出版社,2013.