一种交直流混合微电网直流母线电压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能电网技术领域，尤其涉及一种适用于交直流混合微电网直流母线 电压自主偏差稳定控制的方法。
【背景技术】
[0002] 单一的直流微电网或者交流微电网都难以满足各种负荷的高效用电需求，从而产 生了将交流微电网和直流微电网集成的交直流混合微电网。采用交直流混合的供电模式更 有利于整合各种分布式发电，形成若干交直流混合微电网与大电网协调工作的局面，也是 目前解决高密度分布式能源接入并提高其能量利用效率的最有效途径之一。但是交直流混 合微电网的系统结构较复杂，控制目标较多，增加了系统稳定运行和协调控制的难度和复 杂性，特别是交直流混合微电网的直流母线电压稳定控制问题是一个难点之一。
[0003] 现有技术中有提出用电压双闭环控制算法来实现对直流母线电压控制的方法，在 这种情况下如果针对直流母线电压波动就调节，就会使得AC/DC潮流控制器充放电频繁增 加系统的不稳定性。
[0004] 因此，亟需一种方案用来解决这一问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种交直流混合微电网直流母线电压控制方法，用以解决现 有技术中控制直流母线电压调节时充放电频繁增加系统不稳定性的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0007] -种交直流混合微电网直流母线电压控制方法，交直流混合微电网系统包括子直 流微电网和子交流微电网，子直流微电网包括直流母线，直流母线通过AC/DC潮流控制器 连接到子交流微电网的交流母线上；在并网运行状态下所述子直流微电网直流母线电压的 控制方法如下：
[0008] AC/DC潮流控制器控制调节直流母线电压，将并网模式下直流母线电压以设定电 压值Ud。为基准分为逆变模式、空闲模式和整流模式三个区间段，其中逆变模式的电压区间 范围是[Ud。 refOl?Ujcref02]? 空闲模式的电压区间范围是[Ud。 ref011?UjcrefOi]，整流模式的电压 区间范围是[Ud。rara22,Ud_rf(m];按照下垂控制特性控制，逆变模式调节直流母线电压下降， 空闲模式对直流母线电压不调节，整流模式调节直流母线电压升高。
[0009] 具体的，AC/DC潮流控制器的一种下垂控制特性如下：
[0010]
[0011] 进一步的，当交直流混合微电网处于离网状态时，DC/DC控制器控制调节直流母 线电压：当直流母线电压处于区间[Vd@f+AVd@fl，VkAVd@fl]时，电压控制主导权 自动过渡到接入蓄电池的DC/DC变换器；当直流母线电压处于区间[Vd@f+AVd@fl， ref+AVdcref2]或[Vdcref-AVdc_refl，Vdc_ref-AVdcref2]时，电压控制主导权自动过渡到接入超级 电容的DC/DC变换器；其中Vdye$ DC/AC潮流控制器的稳定电压设定值。
[0012] 本发明提供的一种适用于交直流混合微电网直流母线电压控制的方法，通过在并 网模式下增加了空闲模式，使得直流母线电压在偏离设定值一定范围后才开始调节，避免 了直流母线电压一有波动就调节的频繁充放电，增加了系统的稳定性，延长了 AC/DC潮流 控制器的使用寿命。
[0013] 同时系统采用两级式的母线电压控制方法，有利于电力电子装置的上期运行，提 高了效率。
【附图说明】
[0014] 图1是直流母线电压控制流程图；
[0015] 图2是并网模式下AC/DC稳定直流母线电压下垂特性；
[0016] 图3是交直流混合微电网拓扑结构图；
[0017] 图4是两级式DC/DC与DC/AC潮流控制器接入系统结构图；
[0018] 图5是并网状态下直流母线电压自主控制逻辑图；
[0019] 图6是交直流混合微电网离网状态下直流母线电压自主控制结构图；
[0020] 图7是偏差控制转恒功率环直流母线电压自主控制试验波形；
[0021] 图8是空载离网转并网切换直流母线电压自主控制波形。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0023] 实施例1
[0024] 本发明针对交直流混合微电网中，两级式潮流变换器实时监测直流母线电压，自 动进行充放电逻辑状态转换。
[0025] 下面重点对并网模式下AC/DC潮流控制器对直流母线电压的自主调节做出详细 说明：
[0026] 如图1所示，本发明为了避免AC/DC潮流控制器频繁的充放电，关于直流母线 电压的下垂特性，设计了 一个空闲模式，当直流母线电压在Ud。Ud。彡Ud。时， AC/DC潮流控制器处于逆变模式，以将直流母线系统中多余功率送到交流系统中；当电压 在Ud。UU时，AC/DC潮流控制器处于空闲模式，不充不放；当电压处于 ud。_22彡uUd。rafM1时，AC/DC潮流控制器自行进行整流模式以弥补直流母线电压功率 缺额。并网模式下直流母线电压的AC/DC潮流控制器下垂控制特性可以具体表示如下：
[0027]
[0028] 关于逆变模式和整流模式，本实施例中，采用上面的下垂特性公式，作为其他实施 方式，也可以采用其他类型的下垂特性公式，比如现有技术中的各种下垂特性。
[0029] 如图2所示，交直流混合微电网主要由子直流微电网和子交流微电网两部分组 成，其中子直流微电网包括直流母线、连接到直流母线上的模拟负载、电动汽车充换电站、 以及分别通过一个DC/DC控制器连接到直流母线的蓄电池和超级电容，直流母线通过AC/ DC潮流控制器连接到子交流微电网的交流母线上。子交流微电网由交流母线，连接到交流 母线上的模拟负载、燃气轮机、风机、负载、模拟电网组成，交流母线与大电网之间设有一个 用于切换混合微电网与大电网连接的PCC点。
[0030] 如图3所示，给出了DC/DC电流变换器以及AC/DC潮流变换器接入混合微电网系 统的结构原理图。超级电容和蓄电池分别连接到一个DC/DC控制器上，然后并联到直流母 线上，直流母线的正负之间并有一个电容器，采集电容器两端的电压Ud。和直流母线上的电 流id。;进而直流母线连接到AC/DC潮流控制器上，AC/DC潮流控制器连接到交流母线上进 而通过三相变压器和PCC点连接到大电网。
[0031] 首先将采集到的直流母线电压首先送入
[0032]
[0033] 判定AC/DC潮流控制器应该处于逆变模式、空闲模式或者是整流模式，将判定完 成后计算的功率行变换得到设定电流值i设定电流值与直流母线电流 id。共同送入比例调节器得到大电网电流设定值id_raf，将大电网电流设定值和从大电网反 馈回来后经过DQ变换的电流值id共同送入比例积分调节器，将得到的值进行abc/dq变换， 将得到的值变换成SVPWM信号，进而调控AC/DC潮流控制器。
[0034] 具体的来说，如图4所示，在交直流混合微电网并网模式下，直流母线电压的控制 权由AC/DC来进行稳定控制，此时铅酸蓄电池以及超级电容的DC/DC变流器的直流电压环 处于饱和状态，功率控制环开放。
[0035] 当直流微电网内部功率供大于求时，即DC/DC处于充电模式下，这会导致直流母 线电压的电压值上升。当直流母线系统功率波动超过一定范围时，直流母线电压超过稳定 值vd@f时，此时AC/DC潮流变换器经PI控制环输出为Idraf，此值电流内环以及DQ变换， 最终产生SVPWM信号送入到AC/DC潮流控制器，使得AC/DC潮流控制器处于逆变模式，将多 余电能逆变到交流侧，当直流母线电压重新回到时，AC/DC停止工作。
[0036] 当DC/DC处于放电模式，直流母线内部功率供不应求时，直流母线电压下降，当低 于乂^_11时，此时经过4(：/1)(：电压环的？1控制输出为1,_ 1^，此值经过电流内环以及0〇变 换，最终产生SVPWM信号送入到AC/DC潮流控制器，使得AC/DC潮流控制器处于整流模式， 使得交流侧输出电流对直流母线电压进行充电，当直流母线电压回到时，AC/DC停止 工作。
[0037] 交直流混合微电网中对直流母线电压的调节还包括离网模式。本实施例中，离网 模式可以采用现有技术中的控制策略。
[0038] 实施例2