[发明专利]一种交直流混合系统无缝连接的分布式控制方法

说明书

本发明涉及交直流混合系统的运行与控制方法，旨在提供一种交直流混合系统无缝连接的分布式控制方法。交直流混合系统中的直流供电区域和交流供电区域分别接入与各自运行特性相匹配的分布式电源、负荷和储能设备，交流母线和直流母线通过双向AC/DC变流器互联；分布式控制方法是指交直流互联双向AC/DC恒电压频率比：在计算得到实际直流电压和实际交流频率之比后，再利用额定的直流电压和交流频率之比计算得到偏差E，然后通过PID控制双向AC/DC变流器中IGBT的PWM控制输出。本发明实现了整个交直流混合供电系统内的能量无缝双向流动与交直流区域相互支撑而不需要切换控制模式。实现了交直流混合供电系统的一体化控制，大大降低了交直流混合供电系统的控制难度。

技术领域

本发明涉及一种交直流混合系统的运行与控制方法，属于新能源发电交直流混合配电技术领域。

背景技术

直流分布式发电系统由于其效率高、控制方便等特点而得到越来越广泛的关注，是未来发展的方向。但是目前整个配电系统内部交流电源、负荷还是占据主导地位，因此直流配电还无法很快完全取代交流配电，在很长一段时间内将是交直流混合供电模式。交直流混合系统通常通过双向AC/DC变流器、电力电子变压器等设备实现互联，因此其控制方法和模式非常关键。

目前交直流互联的双向AC/DC变流器或者电源领域AC/DC变换模块的控制技术以电流型控制和电压型控制为主，比例PQ控制、VF控制等，其中电压型控制应用更为广泛。AC/DC变流器电压型控制方法以其中一端电压为控制目标，可以实现交流侧和直流侧的能量的双向流动，以及双向的支撑。通常电压控制模式以直流电压稳定或者交流频率稳定为控制目标。以直流电压稳定为控制目标则利用交流侧资源对直流侧电压实现支撑，而以交流频率为控制目标则利用直流侧资源对交流频率实现支撑，两个控制模式下控制目标不一样。要实现反向支撑时必须切换双向AC/DC控制模式，因此对于结构复杂、接入高密度分布式电源的交直流混合供电系统而言，其运行场景和控制模式多变，无法通过主动集中控制的方式对每一个分布式电源实现直接控制，因此需要采用分布式控制，而交直流的互联是的目前主要是交流区域内部的分布式控制或者直流区域的分布式控制，而交直流区域之间只能通过互联的AC/DC实现能量互动，也将交直流区域分割为两个独立的区域，使得整个系统控制模式更加复杂，运行场景多样，大大限制了交直流混合供电的应用。相关的分布式控制成果主要集中在交流微网或者直流微网层次，或者多端的直流配网内部，而大范围的交直流混合供电，例如交直流混合微网、交直流混合配网等则需要独立控制。本发明针对这一问题，提出了一种接入分布式电源的交直流混合系统互联AC/DC变流器的恒V/F比控制方法，以及交直流混合系统的分布式控制策略。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提出一种交直流混合系统无缝连接的分布式控制方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种交直流混合系统无缝连接的分布式控制方法，所述交直流混合系统包含至少一个直流供电区域和至少一个交流供电区域，分别接入了与各自运行特性相匹配的分布式电源、负荷和储能设备；直流供电区域内的分布式电源、负荷和储能设备连接在直流母线上，交流供电区域内的分布式电源、负荷和储能设备连接在交流母线上；交流母线和直流母线通过双向AC/DC变流器互联，实现交直流供电区域之间的电压变换和能量双向流动；

所述分布式控制方法是指交直流互联双向AC/DC恒电压频率比(恒V/F比)的控制方法：假设双向AC/DC变流器的交流侧额定电压频率为f₀，实际频率为f，直流侧额定电压为V₀，实际电压为V，额定的直流电压和交流频率比为k，则k＝V₀/f₀；

计算得到实际直流电压V和实际交流频率f之比后，再利用额定的直流电压和交流频率之比k计算得到偏差E，然后通过PID控制双向AC/DC变流器中IGBT的PWM控制输出U：