一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节及控制方法技术

本发明专利技术涉及交直流混合微电网与配电网领域，具体为一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节及控制方法，包括从属电压源型变流器、三相LC低通滤波器和三相变压器，所述从属电压源型变流器的直流侧与交直流混合微电网的直流母线相连接，所述从属电压源型交流器的交流侧通过三相导线连接至三相LC低通滤波器的一端，三相LC低通滤波器的另一端连接至三相变压器的二次侧，所述三相变压器的一次侧串联在交直流混合微电网的交流母线和配电网之间。本发明专利技术具有电压补偿和电流限制的效果，即保证了交流直流混合微电网中交流母线所挂负载的电压稳定，又保证了交直流混合微电网中电力电子器件的安全。

A circuit link and control method between AC / DC hybrid microgrid and distribution network

The invention relates to the field of AC/DC hybrid microgrid and distribution network, in particular to a circuit link and control method between AC/DC hybrid microgrid and distribution network, including a subordinate voltage source converter, a three-phase LC low-pass filter and a three-phase transformer. The DC side of the subordinate voltage source converter and the AC/DC hybrid microgrid are described. The AC side of the subordinate voltage source AC is connected to one end of the three-phase LC low-pass filter through three-phase conductors, the other end of the three-phase LC low-pass filter is connected to the second side of the three-phase transformer, and the primary side of the three-phase transformer is connected in series with the AC bus and distribution of the AC-DC hybrid micro-grid. Between the net. The invention has the effect of voltage compensation and current limitation, which ensures the voltage stability of the load on the AC bus in the AC-DC hybrid microgrid and the safety of power electronic devices in the AC-DC hybrid microgrid.

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节及控制方法
本专利技术涉及交直流混合微电网与配电网领域，具体为一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节及控制方法。
技术介绍
交直流混合微电网是一个包含负荷、储能设备、交直流发电装置和双向AC/DC功率变换器的集合体。其运行模式分为孤岛模式和并网模式。当运行于孤岛模式时，交直流混合微电网是一个自给自足的独立系统。当运行于并网模式时，交直流混合微电网与配电网连接，配电网为其交流子网提供电压支撑；交直流混合微电网的微电源发出的功率多于负荷的需求时，交直流混合微电网向配电网传输一部分功率，反之，配电网向交直流混合微电网传输一部分功率。交直流混合微电网的运行模式决定了其在并网模式下会受到配电网的影响。当配电网侧发生故障导致配电网侧电压跌落、骤升或不平衡时，交直流混合微电网的交流母线电压也会发生相应的变化，这会影响到交流母线所挂负载的正常运行，严重时会在交直流混合微电网的并网接口(并网接口即交直流混合微电网的交流母线与配电网间的接口，其中配电网和交直流混合微电网的交流母线之间线路的电阻为Rl，电抗为Ll)产生故障大电流，威胁到电力电子器件的安全。现有技术多针对交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网中微电源对电压跌落和不平衡的故障穿越能力，很少考虑交直流混合微电网对配电网电压变化和故障电流的故障穿越能力。因此，交直流混合微电网的发展推广受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决配电网发生电压跌落、骤升或不平衡时导致交直流混合微电网的交流母线电压不能维持恒定，严重时甚至导致并网接口产生故障大电流，从而影响或损坏电力电子器件的问题，提供了一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节及控制方法。本专利技术解决其技术问题的技术方案是：一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节，包括从属电压源型变流器(SlaveVoltageSourceConverter，VSCs)、三相LC低通滤波器和三相变压器，所述从属电压源型变流器的直流侧与交直流混合微电网的直流母线相连接，所述从属电压源型变流器的交流侧通过三相导线连接至三相LC低通滤波器的一端，所述三相LC低通滤波器的另一端连接至三相变压器的二次侧，所述三相变压器的一次侧串联在交直流混合微电网的交流母线和配电网之间。一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节的控制方法，该方法是通过本专利技术所述的一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节实现的，具体包括以下步骤：(1)采集配电网的三相电压Usk，k＝a，b，c；采集流过交直流混合微电网交流母线与配电网间线路的三相电流isk，k＝a，b，c；采集三相LC低通滤波器的滤波电容三相电压Uck，k＝a，b，c；采集三相LC低通滤波器的滤波电感三相电流ifk，k＝a，b，c；采集交直流混合微电网的交流母线所挂负载的三相电压ULk，k＝a，b，c；(2)当配电网的三相电压Usk的幅值在其±80％的额定电压幅值范围内变化时，交直流混合微电网自身的主电压源型变流器(MasterVoltageSourceConverter，VSCM)在恒功率控制模式(PQ)下工作，本专利技术所述电路环节工作在电压补偿控制模式下，其具体控制步骤如下：(2.1)通过锁相环(PhaseLockedLoop，PLL)生成配电网三相电压的正弦参考信号和交直流混合微电网交流母线所挂负载三相电压的正弦参考信号，两个正弦参考信号相同，故配电网三相电压和交直流混合微电网交流母线所挂负载三相电压的参考值相等，且均定义为Urefk，k＝a，b，c；(2.2)将配电网的三相电压参考值和所述交直流混合微电网的交流母线所挂负载三相电压的参考值之和即二倍的Urefk减去采集到的配电网三相电压Usk和混合微电网交流母线所挂负载三相电压ULk即可得到补偿电压的参考值Ucref；(2.3)将生成的补偿电压参考值Ucref和采集到的滤波电容三相电压Uck相减得到的误差信号输入比例积分调节器来产生控制信号，该控制信号来控制PWM脉冲发生器产生PWM脉冲信号，从而使所述从属电压源型变流器输出三相补偿电压Uck，该三相补偿电压Uck与配电网三相电压Usk相加得到混合微电网交流母线所挂负载三相电压ULk，即Usk+Uck＝ULk，实现对交直流混合微电网与配电网间的电路环节在电压补偿模式下的控制，以保证混合微电网交流母线所挂负载的电压在配电网电压发生变化时始终维持恒定；(3)当配电网的三相电压Usk的幅值超过其±80％的额定电压幅值范围时，交直流混合微电网自身的主电压源型变流器(VSCM)在恒压恒频(V/f)控制模式下工作，本专利技术所述电路环节在电流限制控制模式下工作，其具体控制步骤如下：(3.1)设置一个交直流混合微电网和配电网之间线路的电流阈值IT，根据公式计算注入虚拟电抗Linj的值,其中，R1和L1分别为交直流混合微电网交流母线与配电网之间线路的电阻和电抗，Linj为交直流混合微电网与配电网间的电路环节在限流模式下呈现的虚拟电抗，ω表示角频率，其中ω＝2πf，f为额定频率，一般f取50HZ；(3.2)由公式Ucref＝isk×jωLinj计算补偿电压参考值Ucref；(3.3)补偿电压参考值Ucref和采集到的滤波电容三相电压Uck相减得到误差信号，将误差信号输入到电压调节器中，并将电压调节器的输出信号作为本专利技术所述电路环节的滤波电感电流参考信号，将此参考信号定义为ifref；(3.4)将滤波电感电流参考信号ifref和采集到的滤波电感三相电流ifk相减得到的误差信号输入到电流调节器中来产生控制PWM脉冲发生器的脉冲信号，从而实现对交直流混合微电网与配电网间的电路环节在电流限制模式下的控制，以抑制交直流混合微电网的交流母线和配电网之间因巨大的压差产生的大电流。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)既维持了交直流混合微电网交流母线的电压恒定，保证了交流母线所挂敏感负载的正常运行；又可以限制配电网电压变化过大引起的交直流混合微电网和配电网之间的故障大电流，保证了交直流混合微电网中电力电子器件的安全；(2)电压补偿模式下采用的配电网电压前馈和负载电压、补偿电压双反馈的控制方式，可以快速准确地检测配电网电压的变化，实时地跟踪补偿电压参考值，而且考虑了三相LC滤波器和三相变压器上的电压降落对补偿效果的影响，减小了稳态误差；(3)限流模式下本专利技术所述的电路环节输出三相补偿电压到三相变压器上，使其呈现虚拟电抗特性，既达到了限流的目的，又不会吸收有功而引起直流母线电压的浪涌。附图说明图1是本专利技术所涉及的一种含本专利技术所述电路环节的交直流混合微电网及其并网接口的结构图。图2是本专利技术所述的一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节的具体结构示意图。图3是本专利技术所述的一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节在其电压补偿模式下的控制框图(图中的Uc、UL、Us、Uref、is、if分别等同于Uck、ULk、Usk、Urefk、isk、ifk)。图4是本专利技术所述的一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节在其电流限制模式下的控制框图(图中的is、Uc、if分别等同于isk、Uck、ifk)。图5是本专利技术所述配电网三相电压发生不平衡跌落时电压幅值和相位跳变角波形图。图6是所述交直流混合微电网与配电网间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节，其特征在于，包括从属电压源型变流器、三相LC低通滤波器和三相变压器，所述从属电压源型变流器的直流侧与交直流混合微电网的直流母线相连接，所述从属电压源型变流器的交流侧通过三相导线连接至三相LC低通滤波器的一端，所述三相LC低通滤波器的另一端连接至三相变压器的二次侧，所述三相变压器的一次侧串联在交直流混合微电网的交流母线和配电网之间。

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节，其特征在于，包括从属电压源型变流器、三相LC低通滤波器和三相变压器，所述从属电压源型变流器的直流侧与交直流混合微电网的直流母线相连接，所述从属电压源型变流器的交流侧通过三相导线连接至三相LC低通滤波器的一端，所述三相LC低通滤波器的另一端连接至三相变压器的二次侧，所述三相变压器的一次侧串联在交直流混合微电网的交流母线和配电网之间。2.一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节的控制方法，其特征在于，该方法是通过权利要求2所述的一种交直流混合微电网与配电网间的电路环节实现的，具体包括以下步骤：(1)采集配电网的三相电压Usk，k＝a，b，c；采集流过交直流混合微电网交流母线与配电网间线路的三相电流isk，k＝a，b，c；采集三相LC低通滤波器的滤波电容三相电压Uck，k＝a，b，c；采集三相LC低通滤波器的滤波电感三相电流ifk，k＝a，b，c；采集交直流混合微电网的交流母线所挂负载的三相电压ULk，k＝a，b，c；(2)当配电网的三相电压Usk的幅值在其±80％的额定电压幅值范围内变化时，交直流混合微电网自身的主电压源型变流器在恒功率控制模式下工作，本发明所述电路环节工作在电压补偿控制模式下，其具体控制步骤如下：(2.1)通过锁相环生成配电网三相电压的正弦参考信号和交直流混合微电网交流母线所挂负载三相电压的正弦参考信号，两个正弦参考信号相同，故配电网三相电压和交直流混合微电网交流母线所挂负载三相电压的参考值相等，且均定义为Urefk，k＝a，b，c；(2.2)将配电网的三相电压参考值和所述交直流混合微电网的交流母线所挂负载三相电压的参考值之和即二倍的Urefk减去采集到的配电网三相电压Usk和混合微电网交流母线所挂负载三相电压ULk即可得到补偿电压的参考值Ucref；(2.3)将生成的补偿电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟润泉，韩肖清，陈娟，魏明，王磊，任春光，高晗，焦娇，关正，赵一潼，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14