[发明专利]分布式电压源变流器协同控制方法及交直流混联微电网

说明书

本发明公开了分布式电压源变流器协同控制方法及交直流混联微电网，包括：通过双向互联变换器调节交流子电网和直流子电网之间的功率流；当交流子电网负载突然变化时，计算交流子电网的总最优功率输入，判断当前交流子电网中的DER总功率是否达到交流子电网总最优功率输入；如果达到，通过虚拟惯性算法计算交流子电网中每个DER的输入功率贡献；如果未达到，且直流子电网中的DER有多余的功率，则直流子电网参与协同控制；本发明显著提高了微电网的惯性，减少了通信带宽，延长了存储设备的使用寿命，并具有快速稳定的控制特点。

技术领域

本发明涉及分布式电压源变流器协同控制技术领域，尤其涉及一种分布式电压源变流器协同控制方法及交直流混联微电网。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

为了减少引起全球变暖的温室气体对环境的影响，可再生能源供电的需求正在增加。大气中二氧化碳排放总量的40％由全世界发电产生。因此，电力工业的能源需要从不可再生能源(如煤炭和天然气)转移到更可持续的能源(如太阳能，风能，水能，氢能等)。然而，利用现有技术，这种对能源形式的改变，是以较低的电能质量和较弱的电网为代价的。例如：传统电力系统中采用大型旋转式高惯量的集中发电系统，而高水平可再生能源发电系统与分布式电源(主要是静态)相关。

针对低惯量交流微电网中频率控制这一突出问题，现有的解决方案可以分为两种，即：传统的基于下垂的方法和同步电机惯性模拟。下垂方法使用电池储能控制来改善电力系统的频率响应。同步电机惯性模拟也称为虚拟同步发电机(VSG)，在负载突然变化时，它利用自适应惯性和阻尼系数，来改善微电网或电力系统的频率性能。

通常可以通过三种方法解决直流微电网的弱惯性问题，即：大型储能系统，较大的直流母线电容值和虚拟阻抗(虚拟电感和电容)。第一种方法是最古老的，其他两种方法相对较新。大能量存储和直流总线电容的使用成本非常高，因此，虚拟阻抗方法及其改进和应用越来越受到人们的关注。

常规的基于下垂的方法，在急剧的负载变化时，频率变化率较高，这一问题可能导致电力系统不稳定。并且这些方法具有恒定的下垂系数，在动态频率过程中无法修改，导致频率在发生偏差之后，返回到额定值的过程较慢。

与传统的下垂方法相比，同步电机惯性模拟表现出了更好的性能。然而，对于微电网内分布在各个风力发电厂/太阳能光伏发电机上的多个VSG功率变换器，如何协调它们有效地提供足够的惯性以减少频率干扰，目前尚无解决方案。

另外，尽管虚拟阻抗方法比其他两种直流微电网惯性控制方法有更多优势，但对于在微电网不同位置分布有多个电压源变换器的情形，仍然缺乏适用的方法。也就是说，目前尚无技术解决方案，可以将所有变换器协同创建的虚拟惯性组合在一起，来改善微电网系统的惯性，稳定由负荷或发电量的突然变化引起的直流母线电压变化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了分布式电压源变流器协同控制方法及交直流混联微电网，多智能体协同控制，使微电网中的多个变换器协同工作，改善微电网的惯性响应。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种分布式电压源变流器协同控制方法，包括：

通过双向互联变换器调节交流子电网和直流子电网之间的功率流；

当交流子电网负载突然变化时，计算交流子电网的总最优功率输入，判断当前交流子电网中的DER总功率是否达到交流子电网总最优功率输入；如果达到，通过虚拟惯性算法计算交流子电网中每个DER的输入功率贡献；如果未达到，且直流子电网中的DER有多余的功率，则直流子电网参与协同控制；