考虑功率约束的孤岛交直流混合微电网控制方法与流程

本发明涉及一种微电网控制方法，特别是一种考虑功率约束的孤岛交直流混合微电网控制方法。

背景技术：

1、微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。

2、微电网根据并网类型、分布式电源和负荷类型可以分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交直流混合微电网作为微电网的最新形式，其结合了单一微电网的优点，优化了微电网的网络结构它可以降低多级电能变换引起的损耗，还可以避免单侧子网负荷超载造成的运行不稳定。交直流混合微电网的两个子网通过互联变换器相连，两个子网可以单独运行也可以互联运行，整个混合微电网系统可以处于孤岛模式，也可以处于并网模式，合适的控制策略是保证系统稳定、可靠运行的前提条件。

3、相对于并网模式，在孤岛模式下，由于系统容量低，孤岛调节能力变弱，各个子系统间的功率分配变得更为重要，通过合理的功率分配可以大幅提高孤岛系统的调节能力与适应性。然而对于含有交流子网与直流子网的混合微电网孤岛系统，不同于传统的可调度功率源，蓄电池存在额定功率、soc等约束，难以在孤岛中实现功率的均匀分配。现有的交直流混合结构中，在考虑蓄电池的功率约束情况下，无法精准实现有功功率的均分。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种考虑功率约束的孤岛交直流混合微电网控制方法。

2、一种考虑功率约束的孤岛交直流混合微电网控制方法，包括以下步骤：s100，对交流子网采用pi下垂协调控制；s200，对直流子网采用分布式下垂协调控制；s300，对孤岛模式下互联变换器采用自适应下垂控制；s400，通过abc/dq0坐标转换、解耦实现电压电流双闭环控制，通过pwm调制实现对双向变换器的控制。

3、可选地，所述步骤s100包括：在标幺化的框架下对不同运行状态的蓄电池进行协调，标幺化的计算表达式为：

4、其中x为ω,v,p,q

5、xreal为系统变量的实际值，x*为系统变量的额定值，利用频率控制来实现蓄电池的功率约束，其控制表达式如下：

6、

7、vi,pu＝1-nqi,pu

8、mp、mi分别为蓄电池的有功下垂比例系数和积分系数；当超过归一化功率1时，积分下垂控制就会被激活，使能信号eni从0转向1。

9、所述步骤s200中，所述直流子网分布式下垂协调控制表达式为：

10、vdci,pu＝1-k(pi,pu-1)+δv

11、

12、vdci,pu和pi,pu分别为第i个直流子网蓄电池的输出电压和输出功率的标幺值，k为v-p下垂系数。

13、所述步骤s300中，所述互联变换器自适应下垂控制表达式为：

14、ωic＝ωn-mp(pic.pu-1)+δω

15、

16、kp,ic1和是互联变换器自适应下垂控制的比例、积分系数；mp为交流pi下垂的比例系数，vdc,pu和fpu为互联变换器所测量并计算后的直流电压和交流频率标幺值。

17、所述步骤s400中，在三相交流系统中得到的有功功率功率和无功功率在同步旋转dq坐标系下的计算公式为：

18、

19、所述电流解耦合为：

20、

21、

22、

23、

24、kp3、ki3分别是电流内环的比例、积分系数；

25、所述电压解耦合为：

26、

27、

28、

29、

30、kp4、ki4分别是电压外环的比例、积分系数。

31、本发明的有益效果是：当考虑到蓄电池功率约束时，传统的下垂控制无法实现精确的功率均分，难以发挥分布式电源的效率，甚至造成分布式电源过载；本发明在考虑蓄电池功率约束的基础上，提出了交流子网的pi下垂协调控制、直流子网的分布式下垂协调控制和孤岛模式下互联变换器控制策略，实现了精确的功率均分。

技术特征：

1.一种考虑功率约束的孤岛交直流混合微电网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s100包括：在标幺化的框架下对不同运行状态的蓄电池进行协调，标幺化的计算表达式为：

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，利用频率控制来实现蓄电池的功率约束，其控制表达式如下：

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s200包括：采用双向稀疏的低带宽通讯环形网络结构。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述直流子网分布式下垂协调控制表达式为：

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s300中所述互联变换器自适应下垂控制表达式为：

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，标幺化下的比例系数λ取决于交直流混合微电网的功率等级和下垂系数，其计算表达式为：

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在稳态运行下，所述直流子网的电压标么值和交流子网的频率标么值相同。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s400中在三相交流系统中得到的有功功率功率和无功功率在同步旋转dq坐标系下的计算公式为：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述电流解耦合为：

技术总结
本发明公开了一种考虑功率约束的孤岛交直流混合微电网控制方法，包括以下步骤：S100，对交流子网采用PI下垂协调控制；S200，对直流子网采用分布式下垂协调控制；S300，对孤岛模式下互联变换器采用自适应下垂控制；S400，通过abc/dq0坐标转换、解耦实现电压电流双闭环控制，通过PWM调制实现对双向变换器的控制。本发明能够实现混合微电网功率均分。

技术研发人员：李容嵩,吴小忠,袁翎,丁辛遥,严志强,张延,刘胜利,曾文珺,唐平,史清芳
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司建设分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14