[發明專利]一種微網群架構及其自主協調控制方法

有效

• 申請號: 201610897833.1
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106655291B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 羅安;周小平;陳燕東;周樂明;伍文華;楊苓;王自力;江舟;姜勁松
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J4/00
• 分類號: H02J4/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

1.一種微網群架構自主協調控制方法,所述微網群架構包括交流子網、直流子網、PEU和EP，PEU是功率交換單元，EP為能量池；所述交流子網、直流子網包括依次連接的分布式電源、電力電子變換器以及負荷；所述PEU包括多個AC/DC變換器和DC/DC變換器，且所有交、直流子網都通過PEU與EP進行功率交換；所述EP由多個連接儲能電池的雙向DC/DC變換器并聯而成；其特征在于，包括自適應功率交換系數的PEU功率協調控制方法和EP分層協調控制方法；

所述自適應功率交換系數的PEU功率協調控制方法包括以下步驟：

1)在每個采樣周期的起始點，分別對PEU中第n臺AC/DC變換器的三相輸出電壓u_abc,n、三相輸出電流i_abc,n，第m臺DC/DC的直流輸出電壓u_dc,m、輸出電流i_dc,m進行采樣；

2)將上述三相輸出電壓u_abc,n傳送至數字鎖相環PLL，計算得到當前相角θ_n、頻率f_n和電壓幅值U_ac,n；

3)將步驟1)和2)所得的u_dc,m和f_n進行標準化，分別得到標準化后的直流電壓u′_dc,m和頻率f_n′，具體計算公式如下：

其中f_max、f_min分別為交流子網運行頻率所能取的最大值和最小值；u_dc,max、u_dc,min分別為直流子網母線電壓所能取的最大值和最小值；

4)根據步驟3)所得u′_dc,m、f_n′和EP的總剩余容量SOC_sum分別計算PEU中第n臺AC/DC變換器和第m臺DC/DC變換器的自適應有功功率交換系數k_ac,n和k_dc,m，具體計算公式如下：

式中，k_init為初始有功功率交換系數，由各子網的容量決定；τ為冪系數，用來決定u′_dc,m、f_n′在PEU的有功功率交換控制中的權重，本發明τ取值為2；α為底數，用來決定EP的總剩余容量在PEU的有功功率交換控制中的權重，本發明α取值為1.5；SOC_low為總剩余容量的下限閾值，SOC_up為總剩余容量的上限閾值；

5)根據步驟4)所得k_ac,n和k_dc,m分別計算PEU中第n臺AC/DC變換器和第m臺DC/DC變換器所需交換的有功功率P_ac,n，P_dc,m，計算公式如下：

式中，f_th′、u′_dc,th分別為PEU中AC/DC和DC/DC的有功功率交換啟動閾值；

6)根據步驟2)所得電壓幅值U_ac,n計算PEU中第n臺AC/DC變換器所需交換的無功功率Q_n，具體計算公式如下：

Q_n＝k_q,n(U_ac,n-U_N,ac)；

式中：k_q,n為無功功率交換系數；U_N,ac為交流子網額定工作相電壓幅值；

7)根據步驟5)和6)得到的P_ac,n，Q_n和P_dc,m分別計算PEU中第n臺AC/DC變換器電流參考指令和第m臺DC/DC變換器的電流參考指令具體計算公式如下：

8)對參考電流進行準諧振PR控制，得到PEU中第n臺AC/DC的驅動信號用來驅動AC/DC變換器；再對參考電流進行PI控制，得到PEU中第m臺DC/DC變換器的驅動信號用來驅動DC/DC變換器；

所述EP分層協調控制方法包括以下步驟：

1)在每個采樣周期的起始點，分別對EP中第k臺雙向DC/DC變換器的電感電流i_bat,k和EP的直流母線電壓u_EP進行采樣；

2)將母線電壓u_EP與給定值u_ref相比較，再將電壓誤差送入PI控制器，得到維持EP電壓穩定所需補償的總功率，再將其平均分配到各儲能電池，得到各儲能電池功率指令的補償值δ_P，用來微調第一層控制所需的功率指令，從而達到穩定EP直流母線參考電壓的效果，具體計算公式如下：

式中，G_PI(s)為PI控制器的傳遞函數；

3)根據PEU中第n臺AC/DC變換器和第m臺DC/DC變換器所需交換的有功功率P_ac,n，P_dc,m和第k組儲能電池的額定容量S_N,k，剩余容量SOC_k計算第k臺雙向DC/DC變換器變換器的需要吸收或者釋放的功率P_bat,k，具體計算公式如下：

式中：P_ac,j，P_dc,j分別為第j臺AC/DC變換器和第j臺DC/DC變換器所需交換的有功功率；SOC_i為第i組電池的剩余容量；

4)根據P_bat,k和δ_P計算第k臺雙向DC/DC變換器的電流參考值i^*_ref，k，具體計算公式如下：

5)將電感電流i_bat,k與電流參考值i^*_ref,k相比較，然后將電流誤差送入PI控制器，再將其輸出送入PWM調制器，得到觸發脈沖，用來驅動雙向DC/DC變換器。