[发明专利]交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法

说明书

本发明提供了交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法，包括：用比例控制替代电压外环，在维持源变换器的动态响应的同时，使系统母线电压具有下垂特性，降低级联系统的阶数；引入电压和功率协同控制，并调整源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗以提升级联系统的功率传输能力和稳定性。本发明能够减少级联系统输出阻抗的幅值并增加输入阻抗的相位，消除LC滤波器增大级联系统输出阻抗的负面影响，提升级联系统的功率传输能力以及稳定性。

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其是涉及交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法。

背景技术

在现代电力系统中，随着直流负载和分布式发电装置的使用，作为未来配用电的重要组成形式的交直流微电网，得到了愈加广泛的应用。交直流微电网兼顾交流微电网和直流微电网的特点，可以更高效地将分布式电源、储能装置及各类负载整合到电网中，为此其需要采用双向DC/AC变换器作为互联变换器，互联变换器与其他DC/DC变换器组成的级联系统可实现交流母线和直流电网之间的柔性互联，有效提升供电系统的集成能力。

虽然变换器级联系统提升了电网的灵活性，但是由于存在恒功率负载模式运行的变换器，其负阻抗特性会引发直流母线电压振荡。直流微电网中，变换器常用直流LC滤波器消除高频谐波，但是电感会加剧直流母线电压的低频波动，降低系统的阻尼，制约了直流级联系统的应用。现有的级联系统的协同控制方法未考虑LC滤波器所造成的影响。

变换器级联系统存在恒功率负载模式运行的变换器，其负阻抗特性会引发直流母线电压振荡。如直流微电网中，变换器常用直流LC滤波器消除高频谐波，但是电感会加剧直流母线电压的低频波动，降低系统的阻尼，危害系统安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法，提升级联系统的功率传输能力以及稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法，包括：

用比例控制替代电压外环，在维持源变换器的动态响应的同时，使系统母线电压具有下垂特性，降低级联系统的阶数；

引入电压和功率协同控制，并调整源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，变换器级联系统包括直流母线电压控制单元双向boost变换器、功率控制单元双向VSC变换器和LC滤波器。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述比例控制为协同虚拟阻抗控制。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电压和功率协同控制包括电压控制和功率控制。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述功率控制通过共享功率参考值和电压外环输出信号，使得双向boost变换器和双向VSC变换器依据波动情况进行电压功率参考值的调整。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，利用电压比例外环使母线电压具有下垂特性，并利用双向VSC变换器调节直流母线电压来控制所述VSC变换器调节输入直流电压。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述功率控制的前馈环节用于根据功率参考值，在源变换器中加入抑制电压波动的控制指令来减少源变换器输出阻抗的谐振峰值。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述功率控制的前馈环节包括串联虚拟阻抗。