Voltage Unbalance Compensation Control Strategy for Active Distribution Networks Based on Adaptive Virtual Impedance

LIU Bin; TAN Zhukui; TANG Saiqiu; ZHAO Shuai; CHEN Yushi; ZHANG Qian; LU Xiaoqing

doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2025.11.001

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Voltage Unbalance Compensation Control Strategy for Active Distribution Networks Based on Adaptive Virtual Impedance

Planning and Operation Key Technologies for Source-Network-Load-Storage New Distribution System• Hosted by DONG Xuzhu，SHANG Lei，LI Hongjun• | 更新时间：2025-10-29

- Voltage Unbalance Compensation Control Strategy for Active Distribution Networks Based on Adaptive Virtual Impedance
- Electric Power Construction Vol. 46, Issue 11, Pages: 1-9(2025)
- 作者机构：
  
  1.贵州电网有限责任公司电力科学研究院，贵阳市 550002
  2.南方电网人工智能科技有限公司，广州市 510555
  3.武汉大学电气与自动化学院，武汉市 430072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Key Research and Development Program(2023YFB3209900);the National Natural Science Foundation of China(52067004);the Science and Technology Project of China Southern Power Grid(JY-CX-SYYF-23-0311)
- DOI：10.12204/j.issn.1000-7229.2025.11.001
  CLC： TM464
- Received：06 May 2025，
  
  Revised：2025-07-02，
  
  Published：01 November 2025
- 稿件说明：
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刘斌,谈竹奎,唐赛秋等.基于自适应虚拟阻抗的主动配电网电压不平衡补偿控制策略[J].电力建设,2025,46(11):1-9.

LIU Bin,TAN Zhukui,TANG Saiqiu,et al.Voltage Unbalance Compensation Control Strategy for Active Distribution Networks Based on Adaptive Virtual Impedance[J].Electric Power Construction,2025,46(11):1-9.
刘斌,谈竹奎,唐赛秋等.基于自适应虚拟阻抗的主动配电网电压不平衡补偿控制策略[J].电力建设,2025,46(11):1-9. DOI： 10.12204/j.issn.1000-7229.2025.11.001.

LIU Bin,TAN Zhukui,TANG Saiqiu,et al.Voltage Unbalance Compensation Control Strategy for Active Distribution Networks Based on Adaptive Virtual Impedance[J].Electric Power Construction,2025,46(11):1-9. DOI： 10.12204/j.issn.1000-7229.2025.11.001.

摘要

目的

为应对微电网中因线路阻抗差异与负载电流不平衡导致的电压质量恶化问题，提升分布式能源（distributed energy resources， DER）协同运行能力，提出基于自适应虚拟阻抗的二次补偿控制策略。

方法

该方案由本地DER控制器、微电网控制单元以及微电网群控制中心三部分组成。微电网控制单元根据群控制中心下发的设定值调整电力交换，并通过二次控制信号调节公共耦合点的电压。在DER层面，采用

V-I

下垂控制策略，以快速实现电压频率稳定。下垂控制器的输出与二次控制信号及校正电压相结合，有效消除线路阻抗对均流精度的影响。

结果

基于Matlab/Simulink在OPAL-RT仿真器上的实时仿真表明，电压的不平衡度降至1%以下，较传统下垂控制方法均流精度有较大提升。

结论

提出的分层控制策略通过虚拟阻抗补偿与二次电压校正的协同作用，在DER间实时通信的条件下，有效解决了线路阻抗差异与负载不平衡导致的电压质量下降问题，实现了不平衡负载条件下的均流控制，为主动配电网环境下多微电网协同控制提供了新的解决方案。

Abstract

Objective

To address the problem of voltage quality deterioration caused by line impedance differences and load current imbalances in the microgrid and improve the coordinated operation capability of distributed energy resources （DERs）， a secondary compensation control strategy based on adaptive virtual impedance is proposed to solve the problem of improving the voltage quality of the microgrid under load current imbalance.

Methods

The scheme comprised three parts： a local DER controller， microgrid control unit， and microgrid group control center. The microgrid control unit adjusted the power exchange according to the set value issued by the group control center and adjusted the voltage at the point of common coupling through the secondary control signal. At the DER level， the

V–I

droop control strategy was adopted to achieve fast voltage and frequency stability. The output of the droop controller was combined with the secondary control signal and correction voltage to effectively eliminate the influence of the line impedance on the current sharing accuracy.

Results

A real-time simulation based on MATLAB/Simulink on the OPAL-RT simulator showed that the voltage imbalance reduced to less than 1%， and the current sharing accuracy significantly improved compared with the traditional droop control method.

Conclusions

The hierarchical control strategy proposed in this study effectively solved the problem of voltage quality degradation caused by line impedance differences and load imbalances under the condition of real-time communication between DERs through the synergy of virtual impedance compensation and secondary voltage correction. Furthermore， it realized current sharing control under unbalanced load conditions， providing a new solution for the coordinated control of multiple microgrids in an active distribution network environment.

关键词

Keywords

references

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