[发明专利]一种交直流混合配电网运行模式无缝切换控制方法

说明书

本发明提出一种交直流混合配电网运行模式无缝切换控制方法，涉及的交直流混合配电网，为保证供电的可靠性包含两个交流子网，且均通过换流器连接公共电网，交直流子电网间通过两路AC/DC换流器连接，储能系统接在直流侧。该控制方法包括：在正常工作模式下，由两路AC/DC换流器为直流子网提供母线电压支持和功率分担，储能系统仅控制储能SOC，采用定功率控制模式；在单路故障模式下，由一路双向AC/DC换流器和储能系统为直流子电网提供母线电压支持和功率分担；在双路故障模式下，由储能系统提供直流母线电压支持。本发明提出的交直流混合配电网运行模式无缝切换控制方法能够实现正常和故障模式下直流子网的电压稳定、功率自适应分担以及储能SOC调控。

技术领域

本发明涉及一种交直流混合配电网运行模式无缝切换控制方法，属于电力系统和控制系统设计的交叉领域。

背景技术

随着能源需求的日渐增长，国内外对新能源分布式发电愈发重视。新能源以微电网的形式接入公共电网并网运行，是发挥新能源分布式发电的最有效方式。由于新能源发电产生的电能大部分为直流电，以及近年来的直流负荷也日益增加，直流微电网得到了高速发展，兼具交流特性和直流特性的交直流混合配电网也随之成为了研究热点。相比于传统的交流配电网，交直流混合配电网在交流的基础上兼具直流电的优势，交直流混合配电网能够直接接入直流负载和分布式电源，且分布式电源能够通过直流母线直接为直流负载供电，减少了对AC/DC换流器的需求。

交直流混合配电网由交流子网和直流子网构成，交直流子网间通过AC/DC换流器实现功率交换，其中还包括储能系统、分布式电源、直流负载和交流负载。目前，交直流混合配电网的研究主要包括拓扑结构、控制策略、稳定运行、故障保护和优化调度等方面，其中，多换流器的协调控制和模式切换是配电网稳定运行的关键。关于模式无缝切换控制的现有技术中，主要集中于微电网在并网和孤岛运行模式之间的切换，保证微电网并网和孤网模式切换的快速性，针对存在多换流器的配电网模式无缝切换控制的研究较少。

发明内容

本发明旨在提出一种交直流混合配电网运行模式无缝切换控制方法，用以解决多换流器之间的协调控制问题，实现混合配电网多运行模式的切换控制。

为了达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种交直流混合配电网运行模式无缝切换控制方法，所述混合配电网包括两个交流子网和一个直流子网，两个交流子网分别通过AC/DC换流器与直流子网连接,同时，两个交流子网经AC/AC连接公共电网；其中，所述混合配电网在交流侧接有交流负载，在直流侧接有储能系统和直流负载，所述储能系统中，储能单元通过储能换流器连接到直流子网。该方法包括如下步骤：

(1)以两个AC/DC换流器和储能换流器作为三个受控电压源，中央控制器通过监控电网运行状态分别对三个受控电压源下发控制指令ΔV_x(x＝1,2,3)，其中，1表示第一AC/DC换流器，2表示第二AC/DC换流器，3表示储能换流器；实现不同运行模式下的电压稳定、功率自适应分担以及储能SOC调控，具体包括如下三种模式：

(a)正常运行模式下，双路AC/DC换流器足以满足直流负荷功率需求，中央控制器下发指令ΔV调节双路AC/DC换流器为直流母线提供电压支持和功率分担，该运行模式下，储能换流器仅控制储能SOC，采用定功率控制；

(b)单路故障模式下，切除故障路的AC/DC换流器，中央控制器下发指令ΔV调节储能换流器和非故障AC/DC换流器为直流母线电压提供电压支持和功率分担。

(c)双路故障模式下，双路AC/DC换流器均被切除，直流负荷功率需求由储能换流器提供，中央控制器下发指令ΔV调节储能换流器为直流母线提供电压支持和功率需求。

(2)三个受控电压外环控制均采用一致的直流电压下垂控制，根据直流母线额定电压和三个受控电压源的实际输出电流，并引入中央控制器的下发指令ΔV，可以分别计算得到三个受控电压源的参考电压。