[发明专利]适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法

说明书

一种适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法，包括步骤：在交直流混联微电网系统中的交流子网和直流子网中分别实施下垂控制，利用通讯网络将直流子网的等效频率值发送到双向接口变换器的控制器中；通过锁相环测量的交流母线频率和控制器接收到的直流子网的等效频率，归一化计算后确定双向接口变换器传输功率的参考值；进行双向接口变换器的电流控制，最终实现交直流混联微电网的双向功率协调控制。本发明相较于利用直流侧母线电压作为双向接口变换器控制输入量的传统控制方法具有更高的双向接口变换器功率传输上限，在相同的系统参数下具有更优的系统稳定性，并且能够有效抑制由于直流线路阻抗带来的稳态环流现象。

技术领域

本发明属于微电网运行控制，特别是一种适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法。

背景技术

微电网内包含了多种分布式电源、储能、负荷、能量转换装置以及相关监测、控制系统，可看作一个多种能源形式相互依存、多种运行功能相互影响的复杂动力系统。在实际工程中，一方面，交流设备仍然是目前电网中用电负载的主要形式，交流微电网借助与电网接口相融的天然优势发展起步早，其运行与控制技术已经趋于成熟；另一方面，大量电动汽车、直流照明等直流用电设备广泛使用，直流微电网具有系统效率高、供电电能质量高等优势，成为了未来微电网的重要发展方向。交直流源、交直流母线与交直流负载共存的复杂微电网结构在未来将长时期存在，称为交直流混联微电网。相较于纯直流微电网或者交流微电网，交直流混联微电网中同时包含直流母线与交流母线，各分布式电源、负载等可以直接连到相应的母线上，减少了电力电子变换器的数量，提高了系统的传输效率；系统可以同时连接多种类型的分布式电源如分布式光伏发电和分布式风力发电等，增强了系统的供电可靠性；系统同时保留了交流微电网和直流微电网各自的原有优势。

典型的交直流混联微电网系统由直流子网、交流子网以及双向接口变换器组成，根据每个瞬间所需的功率方向，双向接口变换器可以充当整流器或者逆变器，其主要的运行目标是对交直流混合微电网中不同子网的能量进行管理。一般而言，交直流混联微电网系统有并网运行模式或者孤岛运行模式，在并网模式下，由于主电网具有类似无限大功率的恒压源，因此双向接口变换器可以直接从电网中吸收能量向微电网系统供电，其能量管理相对简单；而在孤岛模式下，双向接口变换器需要实时调整自身的传输功率以平衡交流子网与直流子网中的负载功率。在孤岛模式下，归一化自治控制是双向接口变换器的传统控制方法，直流子网的母线电压与直流子网中等效分布式电源的输出功率呈下垂关系，交流子网的母线频率与交流子网中等效分布式电源的输出功率呈下垂关系；双向接口变换器通过测量直流端的母线电压以及交流端的母线频率，通过归一化计算后能够确定双向接口变换器传输功率的参考值，再根据传输功率参考值确定双向接口变换器的电流参考值，最终实现交直流混联微电网的能量协调控制。上述传统归一化自治控制方法的稳定裕度较小，并且直流线路阻抗的存在会导致双向接口变换器测量到的母线电压与实际的直流子网的母线电压存在偏差，使得在多个双向接口变换器并联系统中可能会产生稳态环流现象。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法。该方法在双向接口变换器的传统控制方法基础上，对直流侧的下垂控制量进行了改进：在直流子网中产生一个等效频率，该直流等效频率与直流子网中分布式电源的输出功率呈下垂关系，利用通讯将直流等效频率值发送到双向接口变换器的控制器中，替代传统控制方法中的直流电压值。该双向接口变换器的优化控制方法相较于传统方法具有更优的稳定裕度，并且该直流等效频率不受直流线路阻抗影响，能够有效抑制多个双向接口变换器并联系统中产生的稳态环流现象，改善交直流混联微电网系统中的功率协调分配。

本发明的技术解决方案如下：

2、一种适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：