[发明专利]基于Markov链的MMC串联结构微电网微源功率分配方法

说明书

基于Markov链的MMC串联结构微电网微源功率分配方法，将微源输出的最大功率作为功率分配的首要条件。同时，将系统交流输出侧所需功率期望值与微源输出功率增长率状态作为功率分配的重要因素。首先计算GM在一个工频周期内的平均传输功率；然后根据微源最大功率值、微源功率增长率状态预测值、输出功率期望值得到各GM功率参考值，并依据该参考值的排序改变载波层叠调制中载波与发电子模块之间的位置映射关系；最后计算GM功率参考值与对应控制区间内实际传输功率之间的误差，并根据该误差调整占空比，将GM输出功率限制在合理的范围内。该方法可以提高微源的利用率；实现GM输出功率的独立分配控制。

技术领域

本发明属于微电网控制领域，特别是涉及MMC串联结构微电网(ModularMultilevel Converter Microgrid,MMC-MG)并网运行时相内微源输出功率控制技术。

背景技术

近年来，新能源发电产业发展迅速。但是，可再生能源技术存在着诸多问题，比如风能、太阳能易受到风速、光照强度变化等因素的影响，具有波动性、间歇性和不可预测性等特点。

由于风力、光伏等分布式发电输出功率的随机性，在其大规模并网时给电力系统的安全稳定运行带来了一定的挑战。为此，增设储能装置是一种解决光伏电站、风力发电并网相关问题的有效手段，能够平抑随机性微源输出功率的波动。为更进一步地减小分布式电源并网带来的负面影响，提高能量传输效率，微电网结构应运而生。微电网是集分布式电源、储能装置、能量转换、监控和保护、负荷于一体的小型发、配电系统，具有可再生清洁能源渗透率高、运行方式灵活等特点。

并网技术已成为能源短缺、环境污染以及分布式单元集中并网等问题的重要手段。为更大限度地利用风力、光伏等可再生能源，微电网的结构模式发生了较大的变化。模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种适合多种分布式发电接入的拓扑结构，在实际工程中有着广泛的应用。基于MMC的模块化拓扑结构，专利《一种微源半桥变流器串联型微电网系统》中提出了一种基于MMC串联结构微电网系统(ModularMultilevel Converter Microgrid,MMC-MG)，如图1所示。该系统是一种具有输出电能质量高、发电子模块(power generation sub-modular,GM)控制灵活、GM易扩展、接入微源数多、冗余性能好等优势的新型微电网结构。

在MMC-MG系统结构中，将由风力微源、AC/DC整流电路、储能装置、微源半桥变流器组成的单元或者由光伏微源、DC/DC直流变换电路、储能装置、微源半桥变流器组成的单元统称为发电子模块，简称GM。接入发电子模块中的分布式电源大多采用风力、光伏这种交直流互补型的清洁能源。为提高微源的利用率，通常需要光伏和风力等微源工作于最大功率状态。采用传统的载波移相调制、载波变幅移相调制均不能保证输出功率最大的微源一直保持投入状态。而载波层叠调制可以使微源在一段时间内处于投入或切除状态，但同样不能保证投入运行的微源均工作于最大功率状态。文献《基于控制自由度组合的级联H桥逆变器PD功率均衡控制方法》中通过调制波和载波控制自由度对传统的载波层叠调制策略进行了改进，以实现H桥级联单元输出功率的大致均衡。然而，该方法并不适用于接有多个随机性微源的MMC串联结构微电网系统。因此，在MMC-MG并网运行模式下，如何实现相内微源输出功率的合理分配及系统功率的平衡控制是需要解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Markov链的MMC串联结构微电网微源功率分配方法。

本发明是基于Markov链的MMC串联结构微电网微源功率分配方法，其步骤为：

步骤(1)系统正常运行时，检测到电网侧所需功率为P_e，系统负载总功率为P_L，系统期望输出功率为P_ref；根据能量平衡关系有：P_ref＝3P_xref＝P_e+P_L(x＝a,b,c)；其中P_xref表示x相期望输出功率；