[發明專利]一種適用于交直流混合微電網的雙向DC-AC變換器的控制方法

在審

• 申請號: 201810098533.6
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108199380A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 張杰;許誠;彭瑞;章子涵;王琪;柳慧梅;鄭逸凡;李鴻亮;李明陽
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明涉及交直流混合微電網的母線電壓穩定性技術，具體涉及一種適用于交直流混合微電網的雙向DC?AC變換器的控制方法，針對交直流混合微電網中存在功率不平衡問題，對電壓波動實行分區控制；分為離網和并網兩種狀態，并網狀態下，根據直流母線電壓偏差值進行分區，然后對不同區間采用不同的下垂斜率；在離網狀態下，考慮交流子微網與直流子微網的能量供給、負荷消耗選擇工作模式，同時采用多斜率的下垂控制；以實現交直流混合微電網的分區域曲線動態下垂控制。該控制方法提供了交直流混合微電網中雙向DC?AC變換器在不同狀態下的控制方法，采用多斜率下垂曲線，貼近了真實的下垂曲線，保證微電網的控制精度。

技術領域

本發明屬于交直流混合微電網的母線電壓穩定性設計技術領域，尤其涉及一種適用于交直流混合微電網的雙向DC-AC變換器的控制方法。

背景技術

我國面臨能源轉型需求，為實現能源轉型，提高可再生能源的滲透率，大范圍推廣分布式發電，不失為一個較為可行的方案。同時，隨著科技的發展，大量的直流用電設備也在蓬勃發展，采用交直流供電系統，既可以滿足用戶的交流用電需求，也可以滿足用戶的直流負荷，同時可以減少能量在交直流轉換過程中的損耗。交直流混合微電網，在中國能源轉型階段，擁有廣闊的前景。

交直流混合微電網相較于直流微電網和交流微網，既包含常見的光伏發電單元，也包括蓄電池儲能單元和交流發電機。維持混合微電網的穩定運行，不僅需要維持直流母線的電壓穩定而且還要維持交流母線電壓穩定。為保證交直流混合微電網穩定運行，雙向DC-AC變換器需要滿足功率的雙向流動，即雙向變換器有用兩種工作模式：逆變模式與整流模式，以此保證微電網交流側與直流側功率平衡。

目前適用于微電網中DC-AC變換器，大多屬于能量單向流動的逆變器，即將直流側功率經過逆變后輸送至交流電網，而對于適用于交直流混合微電網中的雙向DC-AC變換器研究較少。

在擁有多微源的微電網系統中，DC-AC變換器采用下垂控制是較為常見的。在交流側，有功與頻率相關，無功與電壓有關；在直流側，由于不存在無功功率，電壓與有功相關。在并網條件下，交直流混合微電網中的交流子網直接與公共電網連結，由公共電網支撐電壓與頻率，為維持混合微電網的穩定運行，只需保證直流子網中直流母線的電壓穩定。在離網條件下，由于微電網失去了公共電網的支撐，交流子網中的微源及DC-AC變換器，需根據交流母線上的電壓及頻率調整出力。

在交直流混合微電網中，一般是采用電容充放電來實現功率波動的平抑，但是電容的功率波動與電壓波動并不是呈線性關系的。因此存在傳統下垂曲線采用固定斜率與電容充放電曲線不同步的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種多斜率下垂控制，以保證微電網控制精度，維持交直流混合微電網穩定工作的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種適用于交直流混合微電網的雙向DC-AC變換器的控制方法，針對交直流混合微電網中存在功率不平衡問題，對電壓波動實行分區控制；分為離網和并網兩種狀態，并網狀態下，根據直流母線電壓偏差值進行分區，然后對不同區間采用不同的下垂斜率；在離網狀態下，考慮交流子微網與直流子微網的能量供給、負荷消耗選擇工作模式，同時采用多斜率的下垂控制；以實現交直流混合微電網的分區域曲線動態下垂控制。

在上述的適用于交直流混合微電網的雙向DC-AC變換器的控制方法中，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1、根據雙向DC-AC變換器的傳感器單元判斷微電網處于并網狀態或離網狀態；

步驟2、通過直流子微網穩定條件判斷微電網并網狀態下的穩定狀態；通過直流子微網和交流子微網穩定條件判斷微電網離網狀態下的穩定狀態；

步驟3、分別確定并網狀態下和離網狀態下雙向DC-AC變換器的工作模式，選擇對應的下垂系數；