一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法及系统，本发明专利技术首先采集接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的交流电压，并根据采集到的交流电压计算其处于交流子网的频率；然后将接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的频率进行比较，并将比较结果输入到双向虚拟同步发电机控制器，由该双向虚拟同步电机控制器输出有功指令的参考值；最后根据无功指令和得到的有功指令参考值，通过电流环生成相应的调制信号以控制接口变换器。本发明专利技术通过采用双向虚拟同步发电机控制器对接口变换器进行控制，使其对外表现类似同步发电机的旋转特性，进而提高整个系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法及系统，属于电力系统

技术介绍
多种类型的分布式电源和负荷通过微电网统一接入到电力系统中。微电网可分为交流和直流两类，目前主要以交流形式存在，但考虑到微电网中可能存在的大量直流分布电源以及日益增加的直流负荷，单一的交流电源供电方式不仅会提高系统成本、增加损耗、还会不可避免地带来严重的谐波问题。根据分布式电源及用户负荷特点，采用交、直流混合的灵活供电运行模式，可以降低投入成本及损耗，达到充分利用分布式能源的目的。在交直流混合微电网中，双向AC/DC接口变流器控制着直流母线和交流母线间的功率流动，对系统的电压稳定及电能质量的提高发挥着重要作用。目前，接口变换器的潮流控制已经有很多相关文献和专利对此进行了系统论述，但是目前潮流控制技术目标是使系统稳态时负荷分布更加理想，却忽略了负荷波动的暂态过程可能引起整个系统电气指标的扰动。配备有潮流控制接口变换器的交直流微网典型结构如图1所示。微电源和负荷无序分布在微电网内，每个子网的微电源都采用下垂控制，同子网内的其他微电源共同分担负荷。同时，接口变换器的潮流控制作用使得任一个子网内发生有功缺额时，其他子网的微电源都都能够共同响应以支撑整个系统。但是，微电源接口作为电力电子装置，响应速度快，不具备传统同步发电机的惯性特性。由于微电网内的负荷是每时每刻都在随机波动的，在电力电子装置组成的微电网里，负荷的波动将瞬时的反应在整个系统里，这使得系统内的每个部分都同时受到扰动影响。典型的接口变换器潮流控制原理如图2所示，为了方便表达，假设微电网由一个交流子网、一个直流子网和一台接口变换器组成，结构更复杂的微电网也没有本质上的不同。交流子网和直流子网的微电源都采用下垂控制，使得各自子网内负荷能够平均分配。而接口变换器通过将两个子网的电气指标标准化生成两个可供比较的量，这两个量的差反应了子网有功功率相对充裕度。接口变换器控制这两个量相等，使得两个子网有功充裕度相同。如图3所示，现在假设交流子网发生了ΔPa的负荷扰动，交流微电源共同响应，根据下垂控制分配扰动，同时交流频率发生Δfa的扰动。接口变换器检测到两侧有功裕度的差别，通过控制保持直流电压也发生ΔVd的扰动，同时直流侧下垂控制使得直流电源功率变化ΔPd。接口变换器采用电力电子装置和数字控制器，平均延时约为1.5Ts(Ts为开关周期)，由于开关频率通常在10k以上，这就导致微电网内任何的负荷或者电源波动都几乎立刻反应在整个系统内。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法及系统，以在不影响接口变换器潮流控制的前提下，阻止一个子网内的功率扰动向其它子网扩散。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法，该方法适用于交直流混合微电网，包括若干交流子网、若干直流子网和用于连接交流子网和直流子网的接口变换器，每个交流子网和直流子网内都含有分布式微电源和随机负荷，各子网内的微电源间采用下垂控制来均分负荷，该控制方法包括以下步骤：1)采集接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的交流电压，并根据采集到的交流电压计算其处于交流子网的频率；2)将接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的频率进行比较，并将比较结果输入到双向虚拟同步发电机控制器，由该双向虚拟同步电机控制器输出有功指令的参考值；3)根据无功指令和得到的有功指令参考值，通过电流环生成相应的调制信号以控制接口变换器。所述步骤2)在将接口变换器处于直流子网的直流电压和交流子网的频率进行比较时须对接口变换器处于直流子网的直流电压和交流子网的频率进行标准化处理，所采用的标准化公式为： f k a . u = f k a - 0.5 ( f m a x + f m i n ) 0.5 ( f m a x - f min ) ]]> V i d . u = V i d - 0.5 ( V d c . m a x + V d c . m i n ) 0.5 ( V d c . m a x - V d c . 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法，该方法适用于交直流混合微电网，包括若干交流子网、若干直流子网和用于连接交流子网和直流子网的接口变换器，每个交流子网和直流子网内都含有分布式微电源和随机负荷，各子网内的微电源间采用下垂控制来均分负荷，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：1)采集接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的交流电压，并根据采集到的交流电压计算其处于交流子网的频率；2)将接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的频率进行比较，并将比较结果输入到双向虚拟同步发电机控制器，由该双向虚拟同步电机控制器输出有功指令的参考值；3)根据无功指令和得到的有功指令参考值，通过电流环生成相应的调制信号以控制接口变换器。

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合微电网接口变换器的控制方法，该方法适用于交直流混合微电网，包括若干交流子网、若干直流子网和用于连接交流子网和直流子网的接口变换器，每个交流子网和直流子网内都含有分布式微电源和随机负荷，各子网内的微电源间采用下垂控制来均分负荷，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：1)采集接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的交流电压，并根据采集到的交流电压计算其处于交流子网的频率；2)将接口变换器处于直流子网的直流电压和处于交流子网的频率进行比较，并将比较结果输入到双向虚拟同步发电机控制器，由该双向虚拟同步电机控制器输出有功指令的参考值；3)根据无功指令和得到的有功指令参考值，通过电流环生成相应的调制信号以控制接口变换器。2.根据权利要求1所述的交直流混合微电网接口变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤2)在将接口变换器处于直流子网的直流电压和交流子网的频率进行比较时须对接口变换器处于直流子网的直流电压和交流子网的频率进行标准化处理，所采用的标准化公式为： f k a . u = f k a - 0.5 ( f m a x + f m i n ) 0.5 ( f m a x - f min ) ]]> V i d . u = V i d - 0.5 ( V d c . m a x + V d c . m i n ) 0.5 ( V d c . m a x - V d c . min ) ]]>其中fmax和fmin分别为交流子网允许频率的最大值和最小值；fka为接口变换器处于交流子网k频率测量值；fkau为交流子网k频率的标准值；Vdc.max和Vdc.min分别为直流子网允许频率的最大值和最小值；Vid为接口变换器处直流子网k的电压值；Vidu是接口变换器处直流子网k的电压标准值。3.根据权利要求1所述的交直流混合微电网接口变换器的控制方法，其特征在于，所述的双向虚拟同步发电机机控制器的传递函数为： G c ( s ) = 1 J v s + D v ]]>其中Jv是接口变换器功率响应的虚拟惯性系数，它表征了一侧子网发生负荷波动，另一侧子网受到影响的速度，Dv是接口变换器传递功率的等效阻尼，即双向下垂控制的下垂系数。4.根据权利要求1所述的交直流混合微电网接口变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中的无功功率指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：李献伟，高峰，毋炳鑫，祝钧，谢卫华，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，国家电网公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41