一种交直流混合微电网的控制方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于交直流混合微电网的控制方法，该方法针对该混合微电网的储能系统进行协调控制，针对直流侧储能、交流侧储能以及互联变流器分别给出了系统控制方法。该储能控制方法，由微电网协调控制系统通过编程实现，微电网协调控制器，首先采集各个就地设备的运行信息，然后根据本专利提出的方法，通过指令方式对微电网中的储能系统进行控制。本专利能够实现交直流混合微电网的安全稳定运行，并且具有很高的灵活性。

A Control Method for AC/DC Hybrid Microgrid

The invention provides a control method suitable for AC/DC hybrid microgrid, which coordinates the control of the energy storage system of the hybrid microgrid, and gives the system control methods for DC side energy storage, AC side energy storage and interconnected converter respectively. The energy storage control method is realized by programming of the micro-grid coordinated control system. The micro-grid coordinated controller collects the operation information of each local device at first, and then controls the energy storage system in the micro-grid by instructions according to the method proposed in this patent. This patent can realize the safe and stable operation of AC/DC hybrid microgrid, and has high flexibility.

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混合微电网的控制方法
本专利技术属于电网控制领域，具体而言涉及一种交直流混合微电网的控制方法
技术介绍
交直流混合供电的模式能够有效整合各类分布式电源，为将不同的交流混合电源的电能进行整合传输，出现了交直流混合微电网。然而，由于微电网中电源成分复杂，各类型的电源具有不同的供电特性，如何维持微电网平稳运行，减轻其对于后级大电网的冲击逐渐成为微电网技术的控制难点。现有技术中提出由电压闭环控制实现对交直流混合微电网波动的控制。但由于电压闭环仅仅能够针对直流母线进行调节，对于微电网交流侧，则需要通过额外的AC/DC变换器才能够实现控制，因此，其会增加电网系统的复杂度与损耗，反而增加了系统的不稳定因素。现有的控制技术对于混合微电网的控制实际并不能实现不同负载、并网状态下负载的均衡，无法实现对电网波动的调节和抑制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种交直流混合微电网的控制方法，用于包含有分布式交流电源、分布式直流电源、储能装置和PCC的交直流混合微电网；所述分布式交流电源、分布式直流电源和储能装置分别通过对应的变换器连接至交流母线或直流母线；所述直流母线通过互联变流器连接至所述交流母线；所述交直流混合微电网通过所述PCC与大电网并网运行或与所述大电网离网运行。其控制步骤包括：第一步，判断所述PCC状态，当PCC闭合时，控制互联变流器根据所述交直流混合微电网的离网状态或并网状态运行于PQ控制、待机模式或恒压控制模式之间；当PCC断开时，控制所述互联变流器运行于PQ控制和待机模式；第二步，判断所述交直流混合微电网的离网状态或并网状态：当所述交直流混合微电网离网运行时：所述分布式直流电源或储能装置在所述直流母线的电压超过额定电压时，减小所述储能装置的放电功率或增加所述储能装置的充电功率；所述分布式直流电源或储能装置在所述直流母线的电压低于额定电压时，增加所述储能装置的放电功率或减小所述储能装置的充电功率；所述分布式交流电源或储能装置运行于V/f控制模式，维持交流侧母线电压和频率在正常范围；所述互联变流器工作在PQ控制模式。当所述交直流混合微电网并网运行时：所述互联变流器维持所述储能装置的SOC在设定的水平；所述储能装置被设置为在用电低谷时以恒定功率进行充电，在用电高峰时以恒定功率进行放电；所述分布式交流电源或储能装置的电压和频率均通过相应的变换器保持与大电网的电压和频率一致；所述互联变流器工作在恒压模式。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述储能装置与所述直流母线交互的电能按照如下的方法进行控制：首先，比较直流母线的电压与额定电压，在所述直流母线的电压超过额定电压时，输出buck信号，使得所述储能装置减小其放电功率或增加其充电功率；在所述直流母线的电压低于额定电压时，输出boost信号，使得所述储能装置增加其放电功率或减小其充电功率。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述分布式交流电源或储能装置在所述交直流混合微电网离网运行时连接有V/f控制系统，所述V/f控制系统以滤波器输出电压反馈作为控制外环，以电容电流反馈作为控制内环，所述控制外环和所述控制内环分别通过两个PI控制器实现，所述控制外环的输出端连接所述控制内环的输入端。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述交直流混合微电网还包括有光伏阵列，所述光伏阵列通过DC/AC变换器连接至所述交流母线。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述光伏阵列在并网运行时，工作在MPPT模式。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述光伏阵列在离网运行时按照如下的步骤控制其工作模式：比较所述光伏阵列的输出功率PPV与互联变流器流入所述交直流混合微电网的交流母线的功率PPCS之和与负荷消耗的功率Pload的差值，在该差值处于储能装置的最大充电功率Pbch-max与最大放电功率Pbdi-max之间时，控制所述储能装置以及所述光伏阵列工作在运行模式2-1下。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述光伏阵列在离网运行时按照如下的步骤控制其工作模式：计算所述光伏阵列的输出功率PPV与互联变流器流入所述交直流混合微电网的交流母线的功率PPCS之和为第一比较量，计算负荷消耗的功率Pload与储能装置此时的最大充电功率Pbch-max之和为第二比较量；在所述使第一比较量大于所述第二比较量时，控制所述储能装置以及所述光伏阵列工作在运行模式2-2下。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述光伏阵列在离网运行时按照如下的步骤控制其工作模式：比较所述光伏阵列的输出的功率PPV与互联变流器流入所述交直流混合微电网的交流母线的功率PPCS之和与所述储能装置最大的放电功率Pbdi-max的大小；在所述光伏阵列的输出的功率PPV与互联变流器流入所述交直流混合微电网的交流母线的功率PPCS之和小于所述储能装置最大的放电功率Pbdi-max时，控制所述储能装置以及所述光伏阵列工作在运行模式2-3下。可选的，上述的交直流混合微电网的控制方法，其中，所述运行模式2-1下，所述储能装置以V/f控制模式运行，所述光伏阵列以MPPT模式运行；所述运行模式2-2下，部分光伏阵列被隔离于所述交直流混合微电网之外，剩余的所述光伏阵列以MPPT模式运行，所述储能装置运行于V/f控制模式；所述运行模式2-3下，所述储能装置以最大放电功率Pbdi-max输出；在所述互联变流器运行于恒功率控制时，增大所述互联变流器流入所述向交流母线的输入的电能；在所述互联变流器处于待机状态时，将交流母线的负荷按级切除，所述储能装置运行于V/f控制模式。有益效果本专利技术，提出了一种适用于交直流混合微电网的控制方法，该方法针对该混合微电网的储能系统进行协调控制，针对直流侧储能、交流侧储能以及互联变流器分别给出了系统控制方法。该储能控制方法，由微电网协调控制系统通过编程实现，微电网协调控制器，首先采集各个就地设备的运行信息，然后根据本专利提出的方法，通过指令方式对微电网中的储能系统进行控制。本专利能够实现交直流混合微电网的安全稳定运行，并且具有很高的灵活性。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例一起，用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的交直流混合微电网的结构示意图；图2是本专利技术中储能装置双向DC/DC直流母线采用的电压控制的实现方式示意图；图3是本专利技术中储能装置双向DC/DC直流母线采用的恒功率控制的实现方式示意图；图4是本专利技术中微电网交流侧采用的PQ控制的实现方式示意图；图5是本专利技术中微电网交流侧采用的V/f控制的结构框图；图6是本专利技术中微电网交流侧并网时运行模式1的工作方式示意图；图7是本专利技术中微电网交流侧离网时运行模式2-1的工作方式示意图；图8是本专利技术中微电网交流侧离网时运行模式2-2的工作方式示意图；图9是本专利技术中微电网交流侧各种运行模式之间切换方式的示意图；图10是本专利技术中微电网直流侧并网时运行模式1DC的工作方式示意图；图11是本专利技术中微电网直流侧离网时运行模式2DC-1的工作方式示意图；图12是本专利技术中微电网直流侧离网时运行模式2DC-2的工作方式示意图；图13是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交直流混合微电网的控制方法，用于包含有分布式交流电源、分布式直流电源、储能装置和PCC的交直流混合微电网；所述分布式交流电源、分布式直流电源和储能装置分别通过对应的变换器连接至交流母线或直流母线；所述直流母线通过互联变流器连接至所述交流母线；所述交直流混合微电网通过所述PCC与大电网并网运行或与所述大电网离网运行；其特征在于，步骤包括：第一步，判断所述PCC状态，当PCC闭合时，控制互联变流器根据所述交直流混合微电网的离网状态或并网状态运行于PQ控制、待机模式或恒压控制模式之间；当PCC断开时，控制所述互联变流器运行于PQ控制和待机模式；第二步，判断所述交直流混合微电网的离网状态或并网状态：当所述交直流混合微电网离网运行时：所述分布式直流电源或储能装置在所述直流母线的电压超过额定电压时，减小所述储能装置的放电功率或增加所述储能装置的充电功率；所述分布式直流电源或储能装置在所述直流母线的电压低于额定电压时，增加所述储能装置的放电功率或减小所述储能装置的充电功率；所述分布式交流电源或储能装置运行于V/f控制模式，维持交流侧母线电压和频率在正常范围；所述互联变流器工作在PQ控制模式；当所述交直流混合微电网并网运行时：所述互联变流器维持所述储能装置的SOC在设定的水平；所述储能装置被设置为在用电低谷时以恒定功率进行充电，在用电高峰时以恒定功率进行放电；所述分布式交流电源或储能装置的电压和频率均通过相应的变换器保持与大电网的电压和频率一致；所述互联变流器工作在恒压模式。...

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合微电网的控制方法，用于包含有分布式交流电源、分布式直流电源、储能装置和PCC的交直流混合微电网；所述分布式交流电源、分布式直流电源和储能装置分别通过对应的变换器连接至交流母线或直流母线；所述直流母线通过互联变流器连接至所述交流母线；所述交直流混合微电网通过所述PCC与大电网并网运行或与所述大电网离网运行；其特征在于，步骤包括：第一步，判断所述PCC状态，当PCC闭合时，控制互联变流器根据所述交直流混合微电网的离网状态或并网状态运行于PQ控制、待机模式或恒压控制模式之间；当PCC断开时，控制所述互联变流器运行于PQ控制和待机模式；第二步，判断所述交直流混合微电网的离网状态或并网状态：当所述交直流混合微电网离网运行时：所述分布式直流电源或储能装置在所述直流母线的电压超过额定电压时，减小所述储能装置的放电功率或增加所述储能装置的充电功率；所述分布式直流电源或储能装置在所述直流母线的电压低于额定电压时，增加所述储能装置的放电功率或减小所述储能装置的充电功率；所述分布式交流电源或储能装置运行于V/f控制模式，维持交流侧母线电压和频率在正常范围；所述互联变流器工作在PQ控制模式；当所述交直流混合微电网并网运行时：所述互联变流器维持所述储能装置的SOC在设定的水平；所述储能装置被设置为在用电低谷时以恒定功率进行充电，在用电高峰时以恒定功率进行放电；所述分布式交流电源或储能装置的电压和频率均通过相应的变换器保持与大电网的电压和频率一致；所述互联变流器工作在恒压模式。2.如权利要求1所述的交直流混合微电网的控制方法，其特征在于，所述储能装置与所述直流母线交互的电能按照如下的方法进行控制；首先，比较直流母线的电压与额定电压，在所述直流母线的电压超过额定电压时，输出buck信号，使得所述储能装置减小其放电功率或增加其充电功率；在所述直流母线的电压低于额定电压时，输出boost信号，使得所述储能装置增加其放电功率或减小其充电功率。3.如权利要求1-2所述的交直流混合微电网的控制方法，其特征在于，所述分布式交流电源或储能装置在所述交直流混合微电网离网运行时连接有V/f控制系统，所述V/f控制系统以滤波器输出电压反馈作为控制外环，以电容电流反馈作为控制内环，所述控制外环和所述控制内环分别通过两个PI控制器实现，所述控制外环的输出端连接所述控制内环的输入端。4.如权利要求1所述的交直流混合微电网的控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：华光辉，许晓慧，赫卫国，汪春，栗峰，梁硕，孔爱良，秦昊，居蓉蓉，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32