为验证本文所提能量协调控制方法的有效性,在0.2s时,A相突然减少一组负荷,B相将唯一一组电源切断,保持其他不变,仿真结果如图6所示,图中:PA、QA、PB、QB、PC、QC分别为混合微电网A、B、C三相通过PSU输出至ESU侧的有功功率和无功功率;PDGa1、QDGa1和PDGa2、QDGa2分别为A相中两逆变器DGa1和DGa2输出的有功功率和无功功率;PDGb1、QDGb1分别为B相中逆变器DGb1输出的有功功率和无功功率;PDGc1、QDGc1和PDGc2、QDGc2分别为C相中两逆变器DGc1和DGc2输出的有功功率和无功功率;PLA、QLA、PLB、QLB、PLC、QLC分别为A、B、C三相负荷吸收的有功功率和无功功率。图7给出了有无PSU和ESU参与调节的三相微电网接入点处的三相电流iA、iB、iC的仿真波形对比图,图8给出了混合微电网A、B、C三相母线电压变化图,图9给出了ESU的控制效果图,图中:Udc为公共直流侧母线电压;iL,Bat1、iL,Bat2分别为流过两组双向直流变换器滤波电感的电流。
图6混合微电网及其PSU各相的有功无功功率变化图
图6混合微电网及其PSU各相的有功无功功率变化图
从图6(a)可以看出,在0.2s之前,两逆变器DGa1和DGa2出力充足,此时PSU将A相过剩的能量输出到ESU侧,继而通过ESU将其存储起来,在0.2s时,A相负荷突然减少,能量过剩,导致A相电压频率幅值升高,PSU增加输出至ESU侧的有功功率;从图6(b)可以看出,B相切断电源后,B相无法满足负荷对功率的需求,出现功率缺额,此时,PSU快速反应,从ESU侧输入能量至B相,支撑B相的继续运行;从图6、9可知,在A相增加输出至ESU侧的有功功率后,ESU的充电电流不但没有增加,反而减少了,这是因为在B相切断唯一一组电源后,需要PSU提供较大的有功功率以支撑B相的功率平衡。以上仿真结果表明,本文所提控制方法能够有效实现混合微电网的能量协调控制并抑制三相功率不平衡。
此外,从图7(a)和(b)的对比分析可得,不采用PSU和ESU协调控制时,接入三相微电网的三相电流iA、iB、iC存在严重的不平衡现象,而引入PSU和ESU的协调控制后,接入三相微电网的三相电流不平衡现象得到了明显的改善,证明了本文所提控制方法能够改善混合微电网的三相功率不平衡。
图7有无PSU和ESU参与调节的三相电流iA、iB、iC对比图
从图8可知,B相切断电源后,B相电压出现跌落,此时,PSU快速反应,对其提供有功和无功支撑,从而阻止了B相电压因为电源的缺失而大幅下跌,表明了本文所提能量协调控制方法能够抑制混合微电网的电压波动。