[发明专利]一种直流微电网并离网切换母线电压控制平滑方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流微电网并离网切换母线电压控制平滑方法及系统，属于分布式发电微电网领域。

背景技术

微电网目前可划分为交流微电网和直流微电网两类，其中直流微电网相对交流微电网，不存在频率、相位和无功功率等复杂控制，在新能源发电和智能电网技术领域，直流微电网具有广阔的发展前景。

目前，关于微电网更多的研究是关注于微电网系统内部的能量管理，对直流微电网系统暂态过程中的稳定性，也即是直流母线电压在暂态过程中的稳定控制的研究还较少。

现有技术中对直流母线电压在暂态过程中的稳定控制主要是采用后台调度参与模式或者采用变流器之间通信的方式来实现。

图1是通过后台调度参与实现直流微电网的并离网转换，该方式实现过程中，后台通过将检测到的直流微电网电压、各个变流器输出功率等数据以及交流电网数据进行分析，当后台检测到交流侧电压出现电压、谐波以及电流等超出并网要求时，后台将直流系统中储能变流器DC/DC功率输出，光伏输出以及负荷等能量进行调平衡，再给并网变流器DC/AC发送待机或者停机指令，DC/AC变流器封闭输出脉冲，之后给储能变流器DC/DC发送控制母线电压命令信号，使储能变流器DC/DC由恒功率源模式转换为稳定直流母线电压模式。该方式由于是后台调度参与实现，因此，存在MMS层的通信长延时，以及在并离网转换期间出现中断供电等的问题。

图2是通过DC/AC变流器以及储能DC/DC变流器间的高速通讯来实现直流微电网并离网转换，当直流微电网并网运行时，直流母线电压的稳定由并网变流器DC/AC来稳定控制，同时将控制信息实时通过高速通信网络传送给储能DC/DC变流器，使得储能DC/DC变流器工作在恒功率模式，当交流微电网故障，或DC/AC变流器故障退出运行，DC/AC无法稳定直流母线电压，DC/AC发出信号，通知储能DC/DC变流器进行恒功率源模式并转变为稳定直流母线电压模式；在离网运行模式下，直流母线电压由储能DC/DC变流器稳定控制，同时通过高速通信，将母线电压的控制标志位实时传递给变流器DC/AC。当电网故障排除或者DC/AC变流器故障恢复后，变流器DC/AC将重新稳定直流母线电压同时通知DC/DC变流器恒功率运行。此种方式由于需要变流器间的互联通讯，增加了设备的软硬件投入，当出现通信故障将无法工作，可靠性不高。

因此，现有技术中的控制方式都存在可靠性以及实现手段复杂、通讯长延时等问题，所以，如何实现在没有后台调度以及无通讯线连接的状况下，实现直流微电网在并离网转换过程中母线电压的平滑切换是研究直流微电网的关键点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流微电网并离网切换母线电压控制平滑方法及系统，用以解决现有直流微电网在并离网转换期间通讯时长延时、依赖通信、故障率高、参数配合困难、可靠性低等问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种直流微电网并离网切换母线电压控制平滑方法，当直流微电网在并网运行与离网运行转换时，若直流母线电压超出电压区间上限值时，储能变流器DC/DC将母线电压控制稳定在上限电压值；当检测到直流母线电压低于低电压下限值时，将母线电压控制稳定在下限电压值；当在转换期间直流母线电压处在储能变流器DC/DC稳定控制的固定电压区间内，则储能变流器按照正常功率控制模式运行。

通过高电压控制环实现所述母线电压控制稳定在上限电压值；通过低电压控制环实现所述母线电压控制在下限电压值；通过功率控制环实现所述母线电压稳定控制在固定电压区间内。

所述固定的电压区间为[U_H，U_L]；其中，U_H和U_L为DC/DC变流器设定的直流母线电压偏差控制的上、下限电压值。

所述高电压控制环、低电压控制环和功率控制环控制母线电压所采用的逻辑公式为：

I_{dc_ref}＝MAX[I_{dc_ref1},I_{dc_ref4}]

I_{dc_ref4}＝MIN[I_{dc_ref2},I_{dc_ref3}]