一種交直流混合微電網(wǎng)直流母線電壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于交直流混合微電網(wǎng)直流母線 電壓自主偏差穩(wěn)定控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單一的直流微電網(wǎng)或者交流微電網(wǎng)都難以滿足各種負(fù)荷的高效用電需求，從而產(chǎn) 生了將交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)集成的交直流混合微電網(wǎng)。采用交直流混合的供電模式更 有利于整合各種分布式發(fā)電，形成若干交直流混合微電網(wǎng)與大電網(wǎng)協(xié)調(diào)工作的局面，也是 目前解決高密度分布式能源接入并提高其能量利用效率的最有效途徑之一。但是交直流混 合微電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，控制目標(biāo)較多，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定運行和協(xié)調(diào)控制的難度和復(fù) 雜性，特別是交直流混合微電網(wǎng)的直流母線電壓穩(wěn)定控制問題是一個難點之一。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中有提出用電壓雙閉環(huán)控制算法來實現(xiàn)對直流母線電壓控制的方法，在 這種情況下如果針對直流母線電壓波動就調(diào)節(jié)，就會使得AC/DC潮流控制器充放電頻繁增 加系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。
[0004] 因此，亟需一種方案用來解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種交直流混合微電網(wǎng)直流母線電壓控制方法，用以解決現(xiàn) 有技術(shù)中控制直流母線電壓調(diào)節(jié)時充放電頻繁增加系統(tǒng)不穩(wěn)定性的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0007] -種交直流混合微電網(wǎng)直流母線電壓控制方法，交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)包括子直 流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)，子直流微電網(wǎng)包括直流母線，直流母線通過AC/DC潮流控制器 連接到子交流微電網(wǎng)的交流母線上；在并網(wǎng)運行狀態(tài)下所述子直流微電網(wǎng)直流母線電壓的 控制方法如下：
[0008] AC/DC潮流控制器控制調(diào)節(jié)直流母線電壓，將并網(wǎng)模式下直流母線電壓以設(shè)定電 壓值Ud。為基準(zhǔn)分為逆變模式、空閑模式和整流模式三個區(qū)間段，其中逆變模式的電壓區(qū)間 范圍是[Ud。 refOl?Ujcref02]? 空閑模式的電壓區(qū)間范圍是[Ud。 ref011?UjcrefOi]，整流模式的電壓 區(qū)間范圍是[Ud。rara22,Ud_rf(m];按照下垂控制特性控制，逆變模式調(diào)節(jié)直流母線電壓下降， 空閑模式對直流母線電壓不調(diào)節(jié)，整流模式調(diào)節(jié)直流母線電壓升高。
[0009] 具體的，AC/DC潮流控制器的一種下垂控制特性如下：
[0010]
[0011] 進一步的，當(dāng)交直流混合微電網(wǎng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時，DC/DC控制器控制調(diào)節(jié)直流母 線電壓：當(dāng)直流母線電壓處于區(qū)間[Vd@f+AVd@fl，VkAVd@fl]時，電壓控制主導(dǎo)權(quán) 自動過渡到接入蓄電池的DC/DC變換器；當(dāng)直流母線電壓處于區(qū)間[Vd@f+AVd@fl， ref+AVdcref2]或[Vdcref-AVdc_refl，Vdc_ref-AVdcref2]時，電壓控制主導(dǎo)權(quán)自動過渡到接入超級 電容的DC/DC變換器；其中Vdye$ DC/AC潮流控制器的穩(wěn)定電壓設(shè)定值。
[0012] 本發(fā)明提供的一種適用于交直流混合微電網(wǎng)直流母線電壓控制的方法，通過在并 網(wǎng)模式下增加了空閑模式，使得直流母線電壓在偏離設(shè)定值一定范圍后才開始調(diào)節(jié)，避免 了直流母線電壓一有波動就調(diào)節(jié)的頻繁充放電，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長了 AC/DC潮流 控制器的使用壽命。
[0013] 同時系統(tǒng)采用兩級式的母線電壓控制方法，有利于電力電子裝置的上期運行，提 高了效率。
【附圖說明】
[0014] 圖1是直流母線電壓控制流程圖；
[0015] 圖2是并網(wǎng)模式下AC/DC穩(wěn)定直流母線電壓下垂特性；
[0016] 圖3是交直流混合微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖4是兩級式DC/DC與DC/AC潮流控制器接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖5是并網(wǎng)狀態(tài)下直流母線電壓自主控制邏輯圖；
[0019] 圖6是交直流混合微電網(wǎng)離網(wǎng)狀態(tài)下直流母線電壓自主控制結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖7是偏差控制轉(zhuǎn)恒功率環(huán)直流母線電壓自主控制試驗波形；
[0021] 圖8是空載離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)切換直流母線電壓自主控制波形。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)的說明。
[0023] 實施例1
[0024] 本發(fā)明針對交直流混合微電網(wǎng)中，兩級式潮流變換器實時監(jiān)測直流母線電壓，自 動進行充放電邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
[0025] 下面重點對并網(wǎng)模式下AC/DC潮流控制器對直流母線電壓的自主調(diào)節(jié)做出詳細(xì) 說明：
[0026] 如圖1所示，本發(fā)明為了避免AC/DC潮流控制器頻繁的充放電，關(guān)于直流母線 電壓的下垂特性，設(shè)計了 一個空閑模式，當(dāng)直流母線電壓在Ud。Ud。彡Ud。時， AC/DC潮流控制器處于逆變模式，以將直流母線系統(tǒng)中多余功率送到交流系統(tǒng)中；當(dāng)電壓 在Ud。UU時，AC/DC潮流控制器處于空閑模式，不充不放；當(dāng)電壓處于 ud。_22彡uUd。rafM1時，AC/DC潮流控制器自行進行整流模式以彌補直流母線電壓功率 缺額。并網(wǎng)模式下直流母線電壓的AC/DC潮流控制器下垂控制特性可以具體表示如下：
[0027]
[0028] 關(guān)于逆變模式和整流模式，本實施例中，采用上面的下垂特性公式，作為其他實施 方式，也可以采用其他類型的下垂特性公式，比如現(xiàn)有技術(shù)中的各種下垂特性。
[0029] 如圖2所示，交直流混合微電網(wǎng)主要由子直流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)兩部分組 成，其中子直流微電網(wǎng)包括直流母線、連接到直流母線上的模擬負(fù)載、電動汽車充換電站、 以及分別通過一個DC/DC控制器連接到直流母線的蓄電池和超級電容，直流母線通過AC/ DC潮流控制器連接到子交流微電網(wǎng)的交流母線上。子交流微電網(wǎng)由交流母線，連接到交流 母線上的模擬負(fù)載、燃?xì)廨啓C、風(fēng)機、負(fù)載、模擬電網(wǎng)組成，交流母線與大電網(wǎng)之間設(shè)有一個 用于切換混合微電網(wǎng)與大電網(wǎng)連接的PCC點。
[0030] 如圖3所示，給出了DC/DC電流變換器以及AC/DC潮流變換器接入混合微電網(wǎng)系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。超級電容和蓄電池分別連接到一個DC/DC控制器上，然后并聯(lián)到直流母 線上，直流母線的正負(fù)之間并有一個電容器，采集電容器兩端的電壓Ud。和直流母線上的電 流id。;進而直流母線連接到AC/DC潮流控制器上，AC/DC潮流控制器連接到交流母線上進 而通過三相變壓器和PCC點連接到大電網(wǎng)。
[0031] 首先將采集到的直流母線電壓首先送入
[0032]
[0033] 判定AC/DC潮流控制器應(yīng)該處于逆變模式、空閑模式或者是整流模式，將判定完 成后計算的功率行變換得到設(shè)定電流值i設(shè)定電流值與直流母線電流 id。共同送入比例調(diào)節(jié)器得到大電網(wǎng)電流設(shè)定值id_raf，將大電網(wǎng)電流設(shè)定值和從大電網(wǎng)反 饋回來后經(jīng)過DQ變換的電流值id共同送入比例積分調(diào)節(jié)器，將得到的值進行abc/dq變換， 將得到的值變換成SVPWM信號，進而調(diào)控AC/DC潮流控制器。
[0034] 具體的來說，如圖4所示，在交直流混合微電網(wǎng)并網(wǎng)模式下，直流母線電壓的控制 權(quán)由AC/DC來進行穩(wěn)定控制，此時鉛酸蓄電池以及超級電容的DC/DC變流器的直流電壓環(huán) 處于飽和狀態(tài)，功率控制環(huán)開放。
[0035] 當(dāng)直流微電網(wǎng)內(nèi)部功率供大于求時，即DC/DC處于充電模式下，這會導(dǎo)致直流母 線電壓的電壓值上升。當(dāng)直流母線系統(tǒng)功率波動超過一定范圍時，直流母線電壓超過穩(wěn)定 值vd@f時，此時AC/DC潮流變換器經(jīng)PI控制環(huán)輸出為Idraf，此值電流內(nèi)環(huán)以及DQ變換， 最終產(chǎn)生SVPWM信號送入到AC/DC潮流控制器，使得AC/DC潮流控制器處于逆變模式，將多 余電能逆變到交流側(cè)，當(dāng)直流母線電壓重新回到時，AC/DC停止工作。
[0036] 當(dāng)DC/DC處于放電模式，直流母線內(nèi)部功率供不應(yīng)求時，直流母線電壓下降，當(dāng)?shù)?于乂^_11時，此時經(jīng)過4(：/1)(：電壓環(huán)的？1控制輸出為1,_ 1^，此值經(jīng)過電流內(nèi)環(huán)以及0〇變 換，最終產(chǎn)生SVPWM信號送入到AC/DC潮流控制器，使得AC/DC潮流控制器處于整流模式， 使得交流側(cè)輸出電流對直流母線電壓進行充電，當(dāng)直流母線電壓回到時，AC/DC停止 工作。
[0037] 交直流混合微電網(wǎng)中對直流母線電壓的調(diào)節(jié)還包括離網(wǎng)模式。本實施例中，離網(wǎng) 模式可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的控制策略。
[0038] 實施例2