交直流混合微电网双向DC-AC互联装置智能控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于交直流混合微电网装置级控制技术领域，涉及一种交直流混合微电网双向DC‑AC互联装置智能控制方法，包含交直流互联功率自治控制系统和交流电压/频率控制系统：定义交流微电网和直流微电网中平衡单元额定容量比；基于比例控制和超前‑滞后补偿环节相结合的交直流互联功率自治控制系统；基于下垂特性和模拟惯性环节的交流电压和频率控制系统。本发明专利技术所提出的智能控制方法可适应交直流混合微电网多运行模式无缝切换和稳定控制需求。

【技术实现步骤摘要】
交直流混合微电网双向DC-AC互联装置智能控制方法
本专利技术属于交直流混合微电网装置级控制
，涉及一种交直流混合微电网双向DC-AC互联装置智能控制方法。
技术介绍
交直流混合微电网作为一种新的需求侧供用电形式，能更加高效地接纳本地交/直流型新能源发电系统和储能单元，为本地负荷提供高可靠性供电。联网型交直流混合微电网还可积极参与本地电网优化调度、无功控制和调压、电能质量治理等辅助服务，以进一步提高微电网内分布式电源和储能系统的利用效率，并有助于改善本地电网供电电能质量[1-3]。交直流混合微电网主要包含交流微电网、直流微电网及双向DC-AC互联装置三部分，当交直流微电网互联容量较大或交流微网和直流微网间存在多个互联通道时，则往往需要通过多个DC-AC互联。双向DC-AC作为交直流混合微电网中的关键装置之一，在交直流混合微电网不同运行模式下，其控制策略对交直流混合微电网的稳定运行、交流系统与直流系统间的相互影响和相互支撑至关重要[4]。交直流混合微电网可工作在联网运行模式和独立运行模式。在联网运行模式下，交直流混合微电网接入大电网，其交流母线电压和频率将由大电网决定。通常情况下，交直流互联双向DC-AC控制直流微电网母线电压稳定，直流微电网与交流电网之间的互联功率由直流微电网内分布式电源输出、储能充放电控制需求以及负荷来决定[5]。在交直流混合微电网独立运行模式下，如何通过交直流混合微电网内的分布式电源、储能单元以及双向DC-AC互联装置的协调控制，实现交流系统电压/频率稳定及直流系统电压稳定，是交直流混合微电网稳定控制系统的首要任务。通常交直流混合微电网独立运行模式可主要分为以下三种工作状态：1)交流微电网与直流微电网自治控制模式，即交流微电网电压和频率以及直流微电网母线电压分别由其各自系统内的可控型分布式电源或储能单元来控制，此时双向DC-AC一般工作在PQ控制模式[6]；2)交流微电网支撑直流微电网控制模式，即交流微电网电压和频率由其系统内可控型分布式电源或储能单元来控制，双向DC-AC工作在直流电压控制模式，可使交流微电网作为直流微电网的支撑单元[7]；3)直流微电网支撑交流微电网控制模式，即直流微电网母线电压由其系统内可控型分布式电源或储能单元来控制，双向DC-AC工作在交流电网电压和频率控制模式，可使直流微电网作为交流微电网的支撑单元[8]。上述文献所提出的方法主要针对某种特定的交直流混合微电网运行方式，无法适应交直流混合微电网多运行模式之间无缝切换和稳定控制需求。本专利技术中提出一种适用于交直流混合微电网的双向DC-AC互联装置智能控制方法，保证双向DC-AC能自适应交直流混合微电网运行状态变化，快速实现交直流混合微电网暂态稳定以及子微电网之间的相互支撑。参考文献[1]陆晓楠,孙凯,JosepG,等.适用于交直流混合微电网的直流分层控制系统[J].电工技术学报,2013,28(4):35-42.[2]李霞林，郭力，王成山，等.直流微电网关键技术研究综述[J].中国电机工程学报，2016，36(1)：2-17.[3]GuerreroJM，VasquezJC，MatasJ，etal.Hierarchicalcontrolofdroop-contr-olledACandDCmicrogrids-ageneralapproachtowardstandardization[J].IEEETransonIndustryElectronics，2011，58(1)：158-172.[4]F.Nejabatkhah,andY.Li.OverviewofPowerManagementStrategiesofHybridAC/DCMicrogrid[J].IEEETrans.PowerElectronics,2015,30(12):7072–7089.[5]X.Liu,P.Wang,andP.C.Loh.AHybridAC/DCMicrogridandItsCoordinationControl[J].IEEETrans.SmartGrid,2011,2(2):278–286.[6]P.C.Loh,D.Li,Y.K.Chai,andF.Blaabjerg.HybridAC–DCMicrogridsWithEnergyStoragesandProgressiveEnergyFlowTuning[J].IEEETrans.PowerElectronics,2013,28(4):1533–1542.[7]J.Xiao,P.Wang,andL.Setyawan.PowerControlandManagementinaHybridAC/DCMicrogrid[J].IEEETrans.SmartGrid,2016,7(1):273–281.[8]W.Zhang,K.Rouzbehi,A.Luna,等.Multi-terminalHVDCgridswithinertiamimicrycapability[J].IETRenew.PowerGener.,2016,10(6):752–760.
技术实现思路
本专利技术提供一种适用于交直流混合微电网的双向DC-AC互联装置智能控制方法，主要包含交直流互联功率自治控制和交流电压/频率控制。为此，本专利技术采用如下技术方案。一种交直流混合微电网双向DC-AC互联装置智能控制方法，包含交直流互联功率自治控制系统和交流电压/频率控制系统，其特征在于：(1)定义交流微电网平衡单元额定容量PacB_s和直流微电网平衡单元额定容量PdcB_s满足比例＝PacB_s:PdcB_s＝K，定义交流微电网中平衡单元输出有功功率和频率稳态特性，以及直流微电网中平衡单元输出功率和直流电压稳态特性如下：式中ωac、ωac*、Pac*和Pac_s分别表示交流微电网实际输出频率、频率参考值、交流微电网平衡单元有功功率参考及实际输出有功功率；udc、Udc*、Pdc*和Pdc_s分别表示直流微电网母线电压、直流电压参考值、直流微电网平衡单元功率参考及实际输出功率；kac和kdc分别为交流微电网和直流微电网下垂系数。(2)基于比例控制和超前-滞后补偿环节相结合的交直流互联功率自治控制系统，其表达形式如下：式中Pset为交直流互联功率自治控制系统输出结果，其作为交流电压和频率控制系统的有功功率设定值；η为比例控制参数；τl和τd分别为超前-滞后补偿环节的超前和滞后时间常数。(3)基于下垂特性和模拟惯性环节的交流电压/频率控制系统，其有功功率---频率下垂控制和无功功率---电压幅值下垂控制方式分别用如下公式(3)和(4)来描述：式(3)中PIC为DC-AC注入交流微网的有功功率，以注入交流微网功率方向为正方向；ωref、ωset和Δω分别为DC-AC实际输出频率值、频率设定值和频率偏差；Kp和Hp分别表示有功功率---频率下垂控制的下垂系数和惯性参数。式(4)中Qset为无功功率设定值；QIC为DC-AC注入交流微网的无功功率，以注入交流微网功率方向为正方向；Eref、Eset和ΔE分别为DC-AC实际输出电压幅值参考、设定值和电压偏差；Kq和Hq分别表示无功功率---电压幅值控制的下垂系数和惯性参数。本专利技术可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混合微电网双向DC‑AC互联装置智能控制方法，包含交直流互联功率自治控制系统和交流电压/频率控制系统，其特征在于：(1)定义交流微电网平衡单元额定容量P

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合微电网双向DC-AC互联装置智能控制方法，包含交直流互联功率自治控制系统和交流电压/频率控制系统，其特征在于：(1)定义交流微电网平衡单元额定容量PacB_s和直流微电网平衡单元额定容量PdcB_s满足比例＝PacB_s:PdcB_s＝K，定义交流微电网中平衡单元输出有功功率和频率稳态特性，以及直流微电网中平衡单元输出功率和直流电压稳态特性如下：式中ωac、ωac*、Pac*和Pac_s分别表示交流微电网实际输出频率、频率参考值、交流微电网平衡单元有功功率参考及实际输出有功功率；udc、Udc*、Pdc*和Pdc_s分别表示直流微电网母线电压、直流电压参考值、直流微电网平衡单元功率参考及实际输出功率；kac和kdc分别为交流微电网和直流微电网下垂系数。(2)基于比例控制和超前-滞后补偿环节相结合的交直流互联功率自治控制系统，其表达形式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：李霞林，郭力，王成山，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12