[发明专利]一种交直流混合微网协同控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交直流混合微网，尤其涉及一种交直流混合微网协同控制方法。

背景技术

微电网由负荷、微型电源和储能装置构成，可同时提供电能和热能，微电网内部电源主要由电力电子器件负载能量转换，并提供必要的控制及接口。微电网可分为交流和直流2类，由于传统大电网以交流形式存在，导致目前研究较多的是交流微电网。但是相比交流微电网，直流微电网不存在相位同步、谐波和无功功率损耗等方面问题，因此其研究得到了重视。实际微电网中，往往同时存在交流和直流2条母线，分别和微电网中的交流和直流部分相连，即形成交直流混合微电网。

常见的方法有：交直流混合微电网中ACDC双向功率变流器控制策略，但缺乏对直流微电网内部微电源、储能系统以及直流负荷控制的研究；基于直流总线电压信息的能量变换与管理方法，考虑了直流微电网系统的并网与孤岛运行，但未考虑系统各个接口变换器的功率上限优化设计，且只设计了直流负荷，不适用于当前供电方式。以直流电压变化量为判定基准的电压分层协调控制策略，各变流器独立工作，无需相互通信，可简化控制系统结构，使直流微电网具备“即插即用”功能，但并网情况下，减少风电微源出力的策略不利于充分利用分布式电源的能量，采用多个逆变器分别进行并网与直流微电网内供给交流负荷，效率低。

发明内容

为了克服交直流混合微电网供电可靠性与运行稳定性差难题，本发明提出一种交直流混合微网协同控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了一种协同控制方法。根据直流侧直流母线电压变化，分别设计了并网和孤岛工况下微电网内微源的协同控制策略，为无需通信线的分散控制，协调对光伏电池、储能电池、交直流接口变流器、直流负荷、交流负荷与大电网之间的控制。

交直流混合微网协同控制方法包括直流母线电压分层、光伏系统控制、储能系统控制和交直接口控制四个部分。

所述直流母线电压分层是根据直流母线电压为基准，分层设计协同控制光伏电池、储能、交直接口ACDC、直流负荷与交流负荷的能量传输交换策略。

所述光伏系统控制采取的控制策略有最大功率点跟踪（MPPT）、恒压控制（CVT），孤岛工况根据直流母线电压变化进行切换。

所述储能系统控制采用双向DCDC变换器，并网与孤岛运行工况都根据直流母线电压的变化，采用限流或者稳压控制。

所述交直接口控制是一个双向ACDC变换器，依据微电网系统并网工况或者孤岛工况运行进行策略选择，能够进行单位功率因数控制。

本发明的有益效果是：本发明提出的控制方法保障了分布式微源发电的充分利用与计划重要负荷的持续稳定供电，优化了储能电池能量利用。协同控制能很好地协同控制微电网内微源，以经济的工作方式进行能量的合理分配与利用，在并网与孤岛稳定运行工况下，能够维持微电网系统内重要负荷的稳定与可靠供电、直流微电网内部直流母线电压的稳定、交流侧母线电压的恒频恒压，事实证明协同控制方法具有很高的可行性与正确性。

附图说明

图1 交直流微电网系统结构。

图2 光伏系统控制原理。

图3 储能系统控制原理。

图4 交直接口控制原理。

具体实施方式

图1中，直流微电网部分包括由光伏发电及其控制电路单向DCDC变换器、储能装置及其控制电路双向DCDC变换器、直流负荷，并通过双向ACDC变换器与交流母线连接，给交流侧负荷供电和连接大电网。

以直流微电网内直流母线电压为基准，分层设计协同控制光伏电池、储能、交直接口ACDC、直流负荷与交流负荷的能量传输交换策略，使其在不同工况下都能稳定运行，各个变流器独立工作，无需相互通信。将直流微电网的直流母线电压额定电压定为UN，±10%内电压浮动，将0.9UN~1.1UN内电压分为4 层。

图2中，直流微电网内部光伏电池可采取的控制策略有最大功率点跟踪（MPPT）、恒压控制（CVT），孤岛工况根据直流母线电压变化进行切换。为光伏电池输出电流；为光伏电池输出电压；为光伏电池MPPT 参考电压；为直流母线电压；为直流母线电压参考值。

图3中，储能蓄电池采用双向DCDC变换器，并网与孤岛运行工况都根据直流母线电压的变化，采用限流或者稳压控制。图中，为储能电池电流；为储能电池参考电流。

交直接口是一个双向ACDC变换器，依据微电网系统并网工况或者孤岛工况运行进行策略选择，并网工况交直接口要进行单位功率因数控制， 孤岛工况采取恒频恒压（V/f）控制，图4中，、为交直流变流器输出三相电压经Park 变换计算后的有功与无功分量；、为输出三相电流经Park变换计算后的有功与无功分量；、，、分别为变流器控制电压、电流有功/无功参考量；为并网锁相计算电网相位；为孤岛V／f控制中参考相位；f为变流器输出电压频率；为参考频率。