[发明专利]一种适用于直流微电网的电压分层协调控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于直流微电网的电压分层协调控制方法，包括如下步骤：当所述直流微电网各分层经下垂控制产生直流电压偏差时，启动改进电压分层协调控制，改变各端换流器对应分层的直流电压‑有功功率下垂特性曲线的截距，使换流器通过增发或吸收功率对直流母线电容进行充放电，令直流电压恢复并保持在额定值。所述方法通过改进电压分层协调控制，使得经各层下垂控制发生偏差的电压回到额定值，达到了直流电压无差调节的目的，使得多端直流微电网的运行更稳定。

技术领域

本发明涉及一种适用于直流微电网的电压控制方法技术领域，尤其涉及一种适用于直流微电网的电压分层协调控制方法，属于直流微电网技术领域。

背景技术

当前，传统能源日益枯竭，环境问题越发严重，以风能、光能等为主的可再生清洁能源将在未来的能源结构中占到越来越多的比重；同时，以可再生能源为主的分布式发电方式，也将作为传统发电方式的有益补充，被广泛应用。而由小型分布式电源以及负荷所组成的微电网，根据其所接分布式电源的特点，更适合采用直流传输线进行连接。相较于交流微电网，直流微电网具有结构简单、可控性好、输送容量大以及线路成本低等特点，在技术和经济上更具优势，因此直流微电网已成为未来微电网技术的发展方向。

如图1所示，多端直流微电网系统包括光伏发电系统、蓄电池、位于交流主网侧的联网换流器G-VSC、交流负荷，PV-DC为光伏发电系统侧升压斩波换流器，B-DC为蓄电池侧双向斩波换流器，联网换流器G-VSC为电压源型换流器，L-VSC为交流负荷侧电压源型换流器，T1和T2分别为交流主网侧和交流负荷侧的变压器，各端经对应的换流器连入公共直流母线。PPV、PB、PG、PL分别表示光伏发电系统发电功率、蓄电池充放电功率、联网换流器输出功率以及交流负荷功率。

在直流微电网中，直流电压是反映系统内功率平衡的唯一指标。现有技术中，对于多端的直流微电网系统，可采用电压分层协调控制方法，该方法根据直流电压偏差，判断控制的层级。每一层下，通过分别采用联网换流器、蓄电池或新能源的下垂控制以及负荷的切除来达到电压控制的目的。电压分层协调控制方法的原理如图2所示，该控制方法一共可分为三层。

第一层下，直流电压偏差处于U_1H和U_1L之间，U_1H、U_1L分别为蓄电池侧换流器上下两条下垂曲线的截距，联网换流器G-VSC作为系统的功率平衡节点，控制直流电压的稳定。联网换流器G-VSC通过如图2所示的“直流电压-有功功率”下垂特性曲线来平衡直流网络的功率，该下垂曲线可表示为：

U_dc＝U₀-k₁P_G

式中：U_dc为直流母线电压，P_G为联网换流器输出功率，U₀、k₁分别表示联网换流器下垂特性曲线的截距和斜率。图2中，P_{G_min}为联网换流器输出功率的最小值，P_{G_max}为联网换流器输出功率的最大值。当直流电压偏差大于U_1H或小于U_1L时，联网换流器的输出功率达到最小值P_{G_min}或最大值P_{G_max}。

第二层下，直流电压偏差处于U_1H和U_2H之间或U_1L和U_2L之间，U_2H为光伏发电系统侧换流器下垂特性曲线的截距，U_2L为负荷减载的启动阈值，联网换流器G-VSC与直流网络的交换功率达到限值，由蓄电池侧换流器B-DC作为系统功率的平衡节点，控制直流电压的稳定。蓄电池侧换流器B-DC通过如图2所示的“直流电压-有功功率”下垂特性曲线来平衡直流网络的功率，该下垂曲线可表示为：

U_dc＝U₁-k₂P_B