[发明专利]基于动态可重构的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法

说明书

基于动态可重构虚拟电压参考单元的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法，该方法包括稳态下监测各个微源接口变换器的输出电压和电流；利用本地故障电流差异延时法实现故障时微源接口变换器协同进行正向切换限流；故障清除后系统恢复，以及系统恢复后微源接口变换器的反切换。故障时，每个通信周期内最快达到最大允许电流值且通信正常的微源接口变换器将作为虚拟电压参考单元占用通信发送权，将其设定的电压参考信号以及故障切换信号发送给其他微源接口变换器，所有微源接口变换器共同切换为具备统一电压参考的电流控制模式并存储上一次切换时的电流信息以执行本地故障电流差异延时法，保证任一微源通信故障时参考电压的可靠性以及系统的协同安全性。

技术领域

本发明涉及微电网控制技术领域，尤其指一种基于动态可重构虚拟电压参考单元的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法。

背景技术

孤岛微电网集合了光伏、风机等多种分布式绿色能源，是解决传统化石能源危机、环境问题，以及实现偏远地区供电的有效途径。其中，各类分布式能源一般通过基于电力电子器件的接口变换器并入系统，可控性高、灵活性强。通常，微源接口变换器的控制可以结合新能源的特征，分为电压控制型或电流控制型，这两不同类型的微源接口变换器分别给微电网提供电压频率支撑以及功率支撑功能。然而，微电网故障率高，电力电子器件过流能力弱，因此故障时，微源接口变换器易烧毁，严重威胁装备安全以及用户供电可靠性。

电流控制型微源接口变换器可以直接控制其故障电流，因此可以通过直接改进限流控制方案实现变换器的保护。电压控制型微源接口变换器的控制间接影响了输出电流，其故障穿越控制通常可分为三种类型，增加限流器，改进控制，以及模式切换。增加限流器的方案只能针对有内电流环的电压控制，不具备通用性。改进控制的可以增加虚拟阻抗或者改变外电压控制环，但是应对深度故障的能力不足。模式切换控制是指在故障发生时，微源接口变换器由电压控制模式切换为电流控制模式，以实现装备限流的保护方案。适用于各种电压控制型变换器以及故障深度。然而，当孤岛微电网中的电压控制型微源接口变换器故障时，切换为电流控制模式，孤岛系统将失去电压频率支撑，甚至直接失稳。因此，现有的微电网故障穿越技术难以实现孤岛微电网的安全稳定运行。

发明内容

为了解决孤岛微电网在故障穿越过程中，电压控制型微源接口变换器切换为电流控制时系统容易失去电压频率支撑，系统不安全、稳定性差的问题，本发明提供了一种基于动态可重构虚拟电压参考单元的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方法：一种基于动态可重构虚拟电压参考单元的孤岛微电网的协同故障穿越控制方法，包括：

稳态下监测微源接口变换器的输出电压和电流；

故障时微源接口变换器正向切换进行限流，所述正向切换为从电压控制模式切换为电流控制模式；

故障清除后系统恢复；

系统恢复后微源接口变换器反切换，所述反切换为从电流控制模式切换为电压控制模式；

具体而言，故障时所述微源接口变换器采用基于本地故障电流差异延时法正向切换进行限流，即每个通信周期内电流幅值最快达到最大允许电流值且通信正常的微源接口变换器将作为虚拟电压参考单元占用通信发送权，将该微源接口变换器设定的电压参考信号以及故障切换信号发送给其他微源接口变换器，所有微源接口变换器共同切换为具备统一电压参考的电流控制模式。

进一步地，在所述基于本地故障电流差异延时法中，所有微源接口变换器在切换为电流控制模式的同时均分别存储其各自上一次切换时的电流信息，若当前虚拟电压参考单元出现故障，次个达到最大允许电流值的微源接口变换器将作为新的虚拟电压参考单元进行更替。

进一步地，在所述基于本地故障电流差异延时法中，所述微源接口变换器的最大允许电流值为额定电流值的两倍，每个通信周期内电流幅值最快达到最大允许电流值且通信正常的微源接口变换器将作为虚拟电压参考单元占用通信发送权，如公式(1)所示：