微电网的控制和分析需要先建立模型,知道源网荷储之间的发电契合度,如上图,在这个物理架构的基础上做一些控制仿真。
4、微网稳态典型问题

在微电网控制中有一个非常常见的问题,即系统的震荡、保护,这是在稳态过程中出现的一些暂态问题。从物理上讲微电网系统存在固定和非固定的谐振带,且非固定谐振带随电源数量增多而向低频偏移。电网阻抗增大,电源数量变多和锁相环带宽增大都会导致系统稳定性变差。
目前基本上所有的电源都能满足并网标准,但是并不完全满足配电网的用户需求,配电网的用户需求需要电源有一定的调节能力,而目前的电源都是跟随型的控制策略,需要锁定和跟踪电网的相位和频率,所以把跟随型的控制策略变成主动型的控制策略,主动调节配电网中的电压、频率以及多个电源之间有功、无功的分配。
微电网多电源运行有下面两种情况:
电压幅值不等时,产生有功环流,有功环流与幅值差值成正比;
电压行为不等时,产生无功环流随相位差的增大非线性增大。
5、微网谐振原因
从电源发射特性看:
逆变器自身的非线性与死区等
负荷的非线性和冲击性
电网背景谐波
从多电源并联谐振看:
多电源之间存在阻抗耦合
控制方式会影响到电源之间的阻抗耦合
电网电抗与逆变器直接存在阻抗耦合
电源自身的固有谐振频率
6、微电网谐振抑制结论
系统谐振带为叠加谐振带,包含自身谐振带,并联谐振带和串联谐振带,合理选择虚拟阻尼电阻可以有效衰减谐振效果。
采用频域阻抗法可以分析新能源发电接入电网的稳定性,但Dq坐标系下阻抗建模的物理意义模糊,阻抗难以直接测量,建议在abc坐标系下进行阻抗建模。
基于这些仿真分析和实验看,多负荷多电源的微电网系统采用VSG+虚拟阻抗技术可以保证系统的稳定性,有效平衡各个电源之间的出力情况,VSG和虚拟阻抗的相关参数可以通过计算、仿真得出。
7、微电网分层控制技术

微电网不同于单个变流器,需要基于分层控制技术。上层主要是发电计划、运行模式、负荷预测、发电预测和机组组合的控制,中间层主要是孤岛检测、联络线功率控制、二次电压和频率控制,底层即电源层,主要是进行一些VSG控制,阻尼阻抗、谐振抑制、功率分配等。
中间层向底层不同电源分配指令时基于很多的控制算法,例如不同电源之间的特性。在孤岛运行时,微电网中的负荷不平衡,尤其新负荷、非线性负载比较多的时候,容易造成谐波污染,这时就需要按照不同的电源特性分配不同的指令,例如当负载不平衡时,需要针对性的发出零序分量和负序分量,如果这些不平衡电流由储能发出,那在储能电源的直流侧就会形成直流电压纹波,对很多电池就会造成损坏。

目前常见的控制方式主要是有线通信和无线通信两种,不同的通信方式有不同的特性。一般情况下,越往底层的通信,要求的控制带宽越高,通信速率也就越高。从系统的控制上看,有效的控制带宽越高,有效的控制速度越高,整个系统的稳定性越高,这主要取决于通信协议和控制策略,并不是说选用的物理介质允许通信速率高,控制带宽就高。
8、系统同步信号载波移相

上图的中间层和光伏逆变器、风电变流器之间通过光纤通讯连接,通过同步信号控制电源载波。载波移相可以有效的提高并网点的等效电频,电频数量随设备的增加而增多,电能质量也随之越好。
在微电网中,设备之间并的电源越多,系统越容易震荡,这时候可以增加虚拟阻抗策略、VSG策略以及提高并网端的等效电频等,目的都是为了保证整个系统的控制增益不随并联设备的数量变多而降低。当然这都是基于VSG+虚拟阻抗的前提而言。