[發(fā)明專利]考慮參數(shù)自尋優(yōu)的直流微電網(wǎng)虛擬慣性控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811341305.3
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109586269B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹新慧;劉昱良;苗世洪;車勇;劉子文;李忠政;彭素江;李娟;周二彪;栗磊;赫嘉楠
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)新疆電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院;華中科技大學;國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發(fā)明公開了一種考慮參數(shù)自尋優(yōu)的直流微電網(wǎng)虛擬慣性控制方法及系統(tǒng)，首先根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生功率波動時的響應(yīng)特性及微網(wǎng)系統(tǒng)虛擬慣性及虛擬阻尼系數(shù)具有靈活可變的特點，分析獲取擾動發(fā)生時所需的控制參數(shù)的變化情況，據(jù)此提出了虛擬慣性系數(shù)及虛擬阻尼系數(shù)自尋優(yōu)的控制策略；建立小信號模型對DC/DC變換器在所提直流微電網(wǎng)虛擬慣性、阻尼系數(shù)自尋優(yōu)控制策略下的響應(yīng)特性進行了分析，并討論了關(guān)鍵控制參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)特性及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。最后在PSCAD/EMTDC中建立了直流微電網(wǎng)模型進行仿真分析，對比結(jié)果驗證了所提控制策略的正確性和有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流微電網(wǎng)運行控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種考慮參數(shù)自尋優(yōu)的直流微電網(wǎng)虛擬慣性控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化石能源的過度開采利用造成了資源的枯竭和環(huán)境的污染，人類社會面對的能源形勢越來越嚴峻，因此全球各國高度重視可再生能源的發(fā)展。以可再生能源為主體的分布式發(fā)電技術(shù)，以及由分布式發(fā)電組建成的微電網(wǎng)的重要性日益凸顯。微電網(wǎng)主要包括直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)，其中直流微電網(wǎng)相較于交流微電網(wǎng)具有變換裝置簡單及成本較低等優(yōu)點，并且直流微電網(wǎng)中不需要考慮無功功率及頻率問題，給負載供電也不存在三相不平衡所導(dǎo)致的一系列問題及諧波等影響，其供電質(zhì)量更高。但是目前直流微電網(wǎng)仍存在許多亟待解決的問題，和交流微電網(wǎng)類似，直流微電網(wǎng)中也包含眾多電力電子器件，與常規(guī)電網(wǎng)相比系統(tǒng)慣性很低，在發(fā)生負荷波動或分布式電源出力波動時會引起母線電壓劇烈變化，危及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。對于直流微電網(wǎng)的控制，目前主要采用傳統(tǒng)下垂控制。但傳統(tǒng)下垂控制不具有慣性，并且還有暫態(tài)響應(yīng)時間長、響應(yīng)超調(diào)量較大、輸出電壓偏差較大等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種考慮參數(shù)自尋優(yōu)的直流微電網(wǎng)虛擬慣性控制方法及系統(tǒng)，由此解決傳統(tǒng)的下垂控制無法解決直流微電網(wǎng)系統(tǒng)小慣性及母線電壓受功率波動影響大的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種考慮參數(shù)自尋優(yōu)的直流微電網(wǎng)虛擬慣性控制方法，包括：

在所述直流微電網(wǎng)的控制中引入虛擬慣性系數(shù)及作為負反饋環(huán)節(jié)的虛擬阻尼系數(shù)，使得經(jīng)過所述虛擬慣性系數(shù)調(diào)節(jié)后的第一變量與公共耦合點的電壓角頻率之差通過所述虛擬阻尼系數(shù)的負反饋調(diào)節(jié)后得到第二變量，由源側(cè)有功功率與所述第二變量及微網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)間的交換功率之差作為所述虛擬慣性系數(shù)調(diào)節(jié)的輸入，進而得到所述直流微電網(wǎng)的虛擬慣性控制方程；

根據(jù)初始功率波動情況及直流母線電壓變化率與直流母線電壓大小之間的關(guān)系，調(diào)節(jié)所述虛擬慣性控制方程中的虛擬慣性系數(shù)和虛擬阻尼系數(shù)的大小，其中，在所述直流母線電壓增大時，增大所述虛擬慣性系數(shù)和所述虛擬阻尼系數(shù)，在所述直流母線電壓減小時，減小所述虛擬慣性系數(shù)和所述虛擬阻尼系數(shù)，在所述直流母線電壓停止波動前的時刻，增大所述虛擬慣性系數(shù)，減小所述虛擬阻尼系數(shù)。

優(yōu)選地，所述直流微電網(wǎng)的虛擬慣性控制方程為：其中，U_dc表示母線電壓，U_ref表示母線電壓參考值，表示虛擬角頻率的參考值，J表示虛擬慣性系數(shù)，P_r表示源側(cè)有功功率，P_grid表示微網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)間的交換功率，D表示虛擬阻尼系數(shù)，表示公共耦合點的電壓角頻率，P_ref表示有功功率的參考值，k_p表示一次調(diào)頻系數(shù)。

優(yōu)選地，在初始功率波動情況及直流母線電壓滿足P_r＞P_grid，U＞U_ref時，所述虛擬慣性系數(shù)和所述虛擬阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)方式為：