[发明专利]直流微电网控制策略研发平台及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含多类分布式能源的电网系统，具体地说，是涉及一种直流微电网控制策略研发平台及其工作方法。

背景技术

随着全球经济和科技的发展水平不断提高，人类对能源的需求也急剧增长。与此同时，传统能源的过度开采，环境污染以及温室效应等问题也引起对社会对可再生能源开发利用的关注。近年来，以风能、太阳能等清洁能源作为主要能量供给的分布式发电技术的推广也已成为电力工业的发展趋势。但大部分可再生能源，受自然环境的影响较大，直接与大电网连接会对电压调峰和系统安全造成影响。为了减少由于分布式电源引起的消极影响，同时又能保留其原有的优势，因此微网的概念被提出。

微网有直流、交流，交直流混合三种供电形式，其中直流微网具有：控制简单，有利于微网中各新能源电源的整合，减小对主网影响；可有效减少电力电子变流器的数量和容量，降低成本并减少损耗；直流微网不存在频率和功率稳定性、无功环流等问题等优势。现已建成的实验室及示范项目，对于电能质量问题和微网的能量管理以及运行管理等方面提供了大量实验数据。

但是现已投入运行的示范工程，所采用的控制器都已经固定成熟，而且分布复杂，比较先进的控制算法及策略很难在这些系统中实现，大大限制了实验设备的灵活性，缩减了带有新算法控制系统的应用范围，所以这一问题亟需解决。

针对直流微网系统中小范围的分布式电源，建立虚拟控制器实验平台，在局部范围内进行实验，实验平台要求：1可以灵活的应用于微网的各个分布式电源并网控制器，其中包括最大功率跟踪控制器、DC/DC稳压控制器等；2在加入虚拟控制器过程中，不能损坏现已运行微网的结构和器件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种直流微电网控制策略研发平台及其工作方法，其目的是将正在研究的控制算法植入到虚拟控制器，通过直流微电网的开放式接口并入到直流微电网中，以验证该算法的可行性。

本发明的技术方案是：

直流微电网控制策略研发平台，其特征在于：包括

直流微网母线；

能源系统，与直流微网母线连接，包括光伏发电系统和/或风力发电系统和/或蓄电池系统；

虚拟控制器系统，与能源系统连接并可对其进行控制。

一种具体优化方案，虚拟控制器系统包括宿主机、目标机、仿真器、数据采集卡和硬件控制器，宿主机与目标机连接，目标机与数据采集卡连接，数据采集卡与硬件控制器连接，硬件控制器通过仿真器与宿主机连接。

虚拟控制器系统，基于xPCTarget平台，构建虚拟控制硬件在环仿真系统，通过虚拟控制器对系统进行控制，实现对算法可行性的研究；虚拟控制器由宿主机和目标机构成，宿主机搭载所设计Matlab/Simulink算法模型，宿主机通过TCP/IP协议将C代码化的模型下载至目标机中，目标机搭载高速数据采集卡，与实物被控系统进行实时数据交换。

一种具体优化方案，还包括电平转换电路，电平转换电路分别与硬件控制器和数据采集卡连接。

电平转换电路作为接口电路其作用为电平转换。

一种具体优化方案，能源系统包括控制器和虚拟控制器接口，控制器与虚拟控制器接口连接，虚拟控制器接口与虚拟控制器系统连接。

一种具体优化方案，控制器包括最大功率跟踪控制器和/或稳压控制器。

一种具体优化方案，还包括功能选择电路，功能选择电路与控制器连接。

通过功能选择电路来确定生成改变变换器开关的PWM占空比的方法。

一种具体优化方案，光伏发电系统包括MPPT控制器和/或斩波稳压DC/DC控制器。

由于所设计的直流微网的电压等级为400V，如果不对光伏阵列的输出电压进行控制而直接并网，会造成直流微网电压无法维持所规定的电压值。为了能够使光伏阵列的输出电压稳定在400V，光伏阵列与直流微网之间的接口电路采用两级的DC/DC电路并联的结构。其中第一级DC/DC电路的作用是通过控制其占空比实现负载与光伏阵列内阻的匹配，从而实现最大功率跟踪；第二级DC/DC电路的作用则是将第一级DC/DC电路的输出电压进行升压，使其达到400V，实现光伏阵列与直流微网的并网；