串联型微电网及其微源之间的功率协调控制方法技术

串联型微电网及其微源之间的功率协调控制方法，同样具有孤岛与并网两种运行常态。该结构下整个系统主要是由A、B、C三个对称子系统组合而成，内部三个对称子系统中H桥微源逆变器是以串联方式连接在一起的。不同主微源直流链配置储能系统，以便抑制直流链电压的波动。另外，通过相应的开关操作还可以实现微源的解列/恢复操作。该结构下系统输出电压谐波含量低、波形的正弦度好；各微源额定工作电压等级低，系统建设成本相对较低；各微源逆变器输出频率与电流相等，系统输出频率稳定与功率协调控制相对简单。

【技术实现步骤摘要】
串联型微电网及其微源之间的功率协调控制方法
本专利技术涉及微电网及微源之间的功率协调控制技术。
技术介绍
目前，微电网技术已成为解决环境污染、能源短缺以及大量分布式发电单元集中并网等问题的重要手段。微电网发展至今，其结构类型主要有直流型、交流型以及交直流混合型三种，由于它们几乎都沿用了传统的电力网络结构，系统内部存在环流、谐波、输出电压与频率稳定以及功率协调控制复杂等问题。截至目前，这些问题尚未得到很好的解决。建设与运行成本高是目前任何结构微网所面临的共同问题。当前，建设成本的降低主要通过不同微源、储能装置的容量优化来实现而运行成本的降低则依靠整个微网系统的优化运行来实现，其中内部微源之间的功率协调控制则是实现微网优化运行的重要手段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种串联型微电网中微源之间的功率协调控制方法。本专利技术是一种串联型微电网中微源之间的功率协调控制方法，串联型微电网，由对称的A相子系统1、B相子系统2、C相子系统3通过星型连接方式组合而成，各相子系统中第一交流发电单元16、第二交流发电单元19分别经过AC/DC交-直变换环节及直流链电容C后连接至第一H桥微源逆变器8、第四H桥微源逆变器11，第一直流发电单元17、第二直流发电单元18分别经过DC/DC直流变换环节及电容C后连接至第二H桥微源逆变器9、第三H桥微源逆变器10，第一H桥微源逆变器8、第二H桥微源逆变器9、第三H桥微源逆变器10、第四H桥微源逆变器11分别经过第一旁路开关12、第二旁路开关13、第三旁路开关14、第四旁路开关15后依次通过串联方式连接。根据以上所述的串联型微网，串联型微网微源之间的功率协调控制方法，其步骤为：（1）系统正常运行过程中监测随机微源的第一直流链储能系统20、第二直流链储能系统21、第三直流链储能系统22的荷电状态SOCi，i=1、2、3，之后分析对比不同随机微源的第一直流链储能系统20、第二直流链储能系统21、第三直流链储能系统22的SOCi之间的大小关系；（2）建立随机微源H桥微源逆变器调制波幅值微调量△Vmi与所在微源直流链储能系统荷电状态SOCi之间的函数关系，亦即△Vmi=f(SOCi)，要求函数f(SOCi)是单调递增的，且函数输出值f(SOCi)满足：msetdown≤f(SOCi)≤msetup，设定值msetdown、msetup大小由随机微源爬坡率、容量因素决定，其取值范围分别为：-1<msetdown≤0、0<msetup<1；（3）进行H桥微源逆变器调制波幅值微调操作，随机微源对应H桥微源逆变器调制波实际幅值为Vmi=Vm+△Vmi，其中Vm为闭环控制所产生的多个H桥微源逆变器的公共调制波幅值，另外，常规辅助型微源对应H桥微源逆变器调制波幅值为Vm4=Vm+△Vm4，此处Vm4=Vm-∑(△Vmi)；串联型微电网运行过程中，所述这种功率协调控制方法中暗含了一个约束条件：∑△Vmi+△Vm4=0；本专利技术的有益之处在于：串联型微网中多个H桥微源逆变器彼此之间通过串联方式连接起来，它突破了普通的微网组网方式。该结构下系统输出电压谐波含量低、波形质量好；相比普通交流型、直流型以及交直流混合型微网而言，同一输出电压等级下串联型微网内部各微源直流链电压等级低，系统建设成本相对较低；各微源逆变器输出频率、电流相等，系统输出频率稳定和功率协调控制简单，且无需考虑微源逆变器之间的环流问题。因此，串联型微网以从结构上彻底解决普通微网中存在的问题，使难题的解决变得简单。另外，实现串联型微电网中微源之间的功率协调控制，可以减小系统运行成本，推动该串联系统的实际应用。附图说明图1是串联型微电网结构图，图2是串联型微电网中A相子系统结构图，图3是本专利技术三相串联型微电网中微源内部多个发电单元的接入方式，图4是一种微源逆变器串联连接型微网结构图。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术是一种串联型微电网及其微源之间的功率协调控制方法，所述的串联型微电网，由由对称的A相子系统1、B相子系统2、C相子系统3通过星型连接方式组合而成，各相子系统中第一交流发电单元16、第二交流发电单元19分别经过AC/DC交-直变换环节及直流链电容C后连接至第一H桥微源逆变器8、第四H桥微源逆变器11，第一直流发电单元17、第二直流发电单元18分别经过DC/DC直流变换环节及电容C后连接至第二H桥微源逆变器9、第三H桥微源逆变器10，第一H桥微源逆变器8、第二H桥微源逆变器9、第三H桥微源逆变器10、第四H桥微源逆变器11分别经过第一旁路开关12、第二旁路开关13、第三旁路开关14、第四旁路开关15后依次通过串联方式连接。根据以上所述的串联型微电网，其直流链电容C的两端并联有第一储能系统20、第二储能系统21、第三储能系统22，另外微源通过第一旁路开关12、第二旁路开关13、第三旁路开关14、第四旁路开关15进行解列/恢复操作。如图1、图2、图3、图4所示，串联型微网微源之间的功率协调控制方法，其步骤为：（1）系统正常运行过程中监测随机微源的第一直流链储能系统20、第二直流链储能系统21、第三直流链储能系统22的荷电状态SOCi，i=1、2、3，之后分析对比不同随机微源的第一直流链储能系统20、第二直流链储能系统21、第三直流链储能系统·的SOCi之间的大小关系；（2）建立随机微源H桥微源逆变器调制波幅值微调量△Vmi与所在微源直流链储能系统荷电状态SOCi之间的函数关系，亦即△Vmi=f(SOCi)，要求函数f(SOCi)是单调递增的，且函数输出值f(SOCi)满足：msetdown≤f(SOCi)≤msetup，设定值msetdown、msetup大小由随机微源爬坡率、容量因素决定，其取值范围分别为：-1<msetdown≤0、0<msetup<1；（3）进行H桥微源逆变器调制波幅值微调操作，随机微源对应H桥微源逆变器调制波实际幅值为Vmi=Vm+△Vmi，其中Vm为闭环控制所产生的多个H桥微源逆变器的公共调制波幅值，另外，常规辅助型微源对应H桥微源逆变器调制波幅值为Vm4=Vm+△Vm4，此处Vm4=Vm-∑(△Vmi)；串联型微电网运行过程中，所述这种功率协调控制方法中暗含了一个约束条件：∑△Vmi+△Vm4=0。如图1所示，所述串联型微网主要由A相子系统1、B相子系统2、C相子系统3、滤波器、并网开关以及负载组成。子系统中第一交流发电单元16、第二交流发电单元19分别经过AC/DC电能变换环节连接至微源直流链电容C两端，交流发电单元目前主要有交流风力发电机、微型燃气轮机、柴油发电机。第一直流发电单元17、第二直流发电单元18经过DC/DC直流变换环节接入微源直流链电容C两端，它们主要包括光伏、燃料电池、直流风力发电机等。如图1、图2所示，微源的直流链电容C与第一H桥微源逆变器8、第二H桥微源逆变器9、第三H桥微源逆变器10、第四H桥微源逆变器11直流输入侧并联连接，第一H桥微源逆变器8、第二H桥微源逆变器9、第三H桥微源逆变器10、第四H桥微源逆变器11的输出侧分别经过第一旁路开关12、第二旁路开关13、第三旁路开关14、第四旁路开关15后依此串联连接。采用相应的调制方法，上述H桥微源逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联型微电网，由对称的A相子系统（1）、B相子系统（2）、C相子系统（3）通过星型连接方式组合而成，其特征是各相子系统中第一交流发电单元（18）、第二交流发电单元（21）分别经过AC/DC交‑直变换环节及直流链电容（C）后连接至第一H桥微源逆变器（10）、第四H桥微源逆变器（13），第一直流发电单元（19）、第二直流发电单元（20）分别经过DC/DC直流变换环节及电容C后连接至第二H桥微源逆变器（11）、第三H桥微源逆变器（12），第一H桥微源逆变器（10）、第二H桥微源逆变器（11）、第三H桥微源逆变器（12）、第四H桥微源逆变器（13）分别经过第一旁路开关（14）、第二旁路开关（15）、第三旁路开关（16）、第四旁路开关（17）后依次通过串联方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种串联型微电网中的微源功率协调控制方法，串联型微电网由对称的A相子系统（1）、B相子系统（2）、C相子系统（3）通过星型连接方式组合而成，各相子系统中第一交流发电单元（16）、第二交流发电单元（19）分别经过AC/DC交-直变换环节及直流链电容（C）后连接至第一H桥微源逆变器（8）、第四H桥微源逆变器（11），第一直流发电单元（17）、第二直流发电单元（18）分别经过DC/DC直流变换环节及电容C后连接至第二H桥微源逆变器（9）、第三H桥微源逆变器（10），第一H桥微源逆变器（8）、第二H桥微源逆变器（9）、第三H桥微源逆变器（10）、第四H桥微源逆变器（11）分别经过第一旁路开关（12）、第二旁路开关（13）、第三旁路开关（14）、第四旁路开关（15）后依次通过串联方式连接，直流链电容（C）的两端并联有第一储能系统（20）、第二储能系统（21）、第三储能系统（22），另外微源通过第一旁路开关（12）、第二旁路开关（13）、第三旁路开关（14）、第四旁路开关（15）进行解列/恢复操作，针对串联型微电网微源之间的功率协调控制方法，其特征在于，其步骤为：（1）系统正常运行过程中监测随机微源的第一直流链储能系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴贵，杨维满，李晓英，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62