【技术实现步骤摘要】
一种基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网及控制方法
本专利技术涉及直流微电网风电储能领域,具体为一种基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网及其控制方法,适用于双极性直流微电网的控制。
技术介绍
近些年,国家大力实施全球能源互联网的发展战略,推动清洁能源和绿色方式满足电力需求,直流微电网作为新的能源结网形式成为研究热点。以直流微网集成风力、光伏等新能源发电单元,储能单元及本地负荷,可以减少对环境的破坏,实现可再生能源的高效利用,受到国内外的广泛关注。目前关于直流微电网的研究大多集中于单极性的直流微电网结构,即分布式电源和储能装置通过两电平的直流变换器接入到单极性直流母线,降低了系统的运行效率。传统的两电平直流变换器结构简单,开关器件少,技术已经成熟。随着微电网系统容量的逐渐增大,要求变换器的电压等级有相应的提升,两电平结构受到限制。单极性直流微网只有正和零两条母线,只能接入单一电压等级的电源和负荷,系统供电的可靠性和灵活性较差。基于此,需要专利技术一种新型结构的直流微电网,以解决现有直流微电网的上述问题和改善其缺点。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有单极性直流电网系统运行效率低的问题,减小直流微电网母线对地电压,同时满足各种变换器和负荷对不同电压等级的要求,使系统更加安全可靠,提供了一种基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网及其控制方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的。一种基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网,包括风电单元、储能单元、负荷单元以及双极性直流母线。风电单元包括风电机组和风机变换器;风电机组由风力涡 ...
【技术保护点】
一种基于三电平DC‑DC变换器的风储双极性直流微电网,其特征在于:包括风电单元、储能单元、负荷单元以及双极性直流母线;所述风电单元包括风电机组和风机变换器;所述风机变换器包括二极管整流器和三电平Boost变换器;风电机组通过风机变换器与双极性直流母线连接;所述储能单元包括超级电容器和三电平双向DC‑DC变换器;超级电容器通过三电平双向DC‑DC变换器与双极性直流母线连接;所述负荷单元包括并接于双极性直流母线上的三相DC‑AC逆变器、单相DC‑AC逆变器和DC‑DC变换器,所述三相DC‑AC逆变器连接三相负荷,所述单相DC‑AC逆变器连接单相负荷,所述DC‑DC变换器连接直流负荷;所述双极性直流母线由正、零、负三根直流母线组成。
【技术特征摘要】
1.一种基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网,其特征在于:包括风电单元、储能单元、负荷单元以及双极性直流母线;所述风电单元包括风电机组和风机变换器;所述风机变换器包括二极管整流器和三电平Boost变换器;风电机组通过风机变换器与双极性直流母线连接;所述储能单元包括超级电容器和三电平双向DC-DC变换器;超级电容器通过三电平双向DC-DC变换器与双极性直流母线连接;所述负荷单元包括并接于双极性直流母线上的三相DC-AC逆变器、单相DC-AC逆变器和DC-DC变换器,所述三相DC-AC逆变器连接三相负荷,所述单相DC-AC逆变器连接单相负荷,所述DC-DC变换器连接直流负荷;所述双极性直流母线由正、零、负三根直流母线组成。2.根据权利要求1所述的一种基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网的控制方法,其特征在于:设定VDC_n为直流母线电压的额定值,设定VDC为直流母线电压实际值,设定α1、α2、β1、β2为运行区间的切换系数,并使得β2<β1<α1<α2;设定风电单元中Vdc、Idc分别为风电机组经二极管整流器的直流输出电压和电流,IL为风机三电平Boost变换器的电感电流,VdcN、PdcN分别为实现恒转速控制和恒功率控制时的直流侧电压额定值和直流侧功率额定值;设定储能单元Vsc、Isc分别为其超级电容器的出口侧电压和电流,VL1、VH1、VL2、VH2是超级电容器分阶段控制的直流母线电压阈值,并使得VL2<VL1<VH1<VH2;设定Vc1、Vc2为正负直流母线电压,分别采集风机变换器和储能变换器的两分裂电容电压;基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网是通过如下控制模式实现的:根据直流母线电压作为风储直流微电网运行控制和状态切换的判断指标,设定了四个运行区间:第1区间为风电单元风电特性控制模式,第2区间为储能单元充放电分离控制模式,第3区间为风电单元下垂特性限功率控制模式,第4区间为负荷单元减载控制模式;第1区间,即当β1VDC_n≤VDC≤α1VDC_n时,处于风电单元风电特性控制模式,将其设置为空闲模式;第2区间,即处于储能单元充放电分离控制模式,根据超级电容器的充放电,该区间又可以分为:区间2-1:即α1VDC_n<VDC≤α2VDC_n,超级电容器充电,风电单元继续进行风电特性控制,储能单元以充电电流限值为界分为下垂控制和恒流充电控制;区间2-2:即β2V...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩肖清,王磊,陈宇豪,杨宇,张佰富,王祺,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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