[发明专利]一种交直流混合微电网直流侧电压纹波的抑制方法

说明书

本发明属于电力系统领域，具体为一种交直流混合微电网直流侧电压纹波的抑制方法。针对交流子网电压不平衡情行下造成的直流侧2倍频纹波的问题，本发明方法从交直流混合微电网交流侧和直流侧协同考虑，在交流侧对直流电压纹波进行一次抑制，即使用负序分量补偿策略；在直流侧对直流电压纹波进行二次抑制，即使用改进的直流有源滤波器(DC‑APF)，改进的DC‑APF使用准比例谐振控制器(QPR)来精准的跟踪直流侧2倍频脉动。同时，利用MATLAB/Simulink搭建交直流混合微电网模型系统，仿真结果表明，本发明抑制方法与传统的单纯在交流侧或直流侧控制的方法相比，可以使直流电压纹波含量降低4倍左右，进而可以有效的抑制交直流混合微电网直流侧母线电压的波动。

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体为一种交直流混合微电网直流侧电压纹波的抑制方法。

背景技术

交直流混合微电网因为其可靠性、灵活性以及能更大程度地消纳可再生能源，被认为是未来智能电网的发展方向，交直流混合微电网与交流微网和直流微网相比有其自己的特点，交直流混合微电网直流侧电压波动就是一个值得深入研究探讨的课题，直流侧电压波动造成直流侧电压母线失去稳定，将会影响负荷的稳定运行，造成交直流混合微电网的保护动作，影响交直流两侧电网正常运行。

交直流混合微电网直流侧电压波动可以分为扰动型波动和振荡型波动，其中扰动型波动产生的主要原因为直流母线上的负荷的波动、分布式电源的功率波动、交直流微电网之间传输功率的波动，振荡型波动产生的主要原因为交直流混合微电网交流侧电压不平衡、交流侧电网故障、交流侧非线性负载产生的谐波、电力电子装置的级联和并联。

在交直流混合微电网中直流侧母线电压波动一般靠增加直流母线电容来平抑直流电压波动，直流母线电容一般采用电解电容，但是电解电容体积比较大、功率密度低、寿命短制约了其大规模、大范围地使用。现阶段针对直流侧电压扰动型波动已经大规模地展开，主要是通过加快相关电力电子设备对直流电压波动的扰动检测与补偿速度，主要有电流前馈的控制方法、功率前馈的控制方法、优化前馈的控制方法，针对这些控制方法进一步的研究主要为了减少传感器数量、增强微电网的可扩展性，大量的观测器被使用到其中。

现阶段针对直流侧电压振荡型波动还未全面展开，在正常运行时往往存在交流子网电压不平衡的情形，在这种情形下交直流混合微电网直流侧电压会产生二次纹波，目前研究人员针对交流子网电压不平衡情行下造成的直流侧2倍频纹波抑制方法主要是从直流侧入手去解决，而未从交直流两侧同时考虑来抑制交直流混合微电网2倍频波动，本发明主要针对此方面进行展开研究。

发明内容

针对交直流混合微电网交流子网电压不平衡情形下，交流子网和直流子网将会有2倍频的功率传递，同时直流电压母线上会产生2倍频纹波电压，会影响负荷的稳定运行，造成交直流混合微电网的保护动作，影响交直流两侧电网正常运行等问题，本发明提供了一种交直流混合微电网直流侧电压纹波的抑制方法。本方法从交直流混合微电网交流侧和直流侧协同考虑，在交流侧对直流电压纹波进行一次抑制(即使用负序分量补偿策略)，因为交流微网不平衡对直流子网母线电压造成的二倍频脉动，在直流侧对直流电压纹波进行二次抑制(即使用改进的直流有源滤波器(active power filter，DC-APF))，整个方法以直流侧电压稳定为控制目标，对交直流混合微电网直流电压纹波进行抑制。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本发明提供一种交直流混合微电网模型系统：包括直流子网、交流子网、交直流换流器DC/AC和滤波器，其中交流子网经交直流变换器和滤波器LCL与交流子网连接，直流子网包括分布式电源、换流器DC/DC、直流负载、直流有源滤波器和直流母线，系统分布式电源经DC/DC换流器接入直流母线、直流母线上接有直流负载和直流有源滤波器；交流子网包括系统分布式电源、换流器DC/AC、交流母线、交流负载，系统分布式电源经DC/AC换流器接入交流母线，交流母线上接有交流负载。

进一步，所述换流器的数学模型的建立，具体包括以下步骤：