[發明專利]交直流微電網變換器級聯系統的協同控制方法

在審

• 申請號: 202010183976.2
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111262283A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 管西燕;劉春明
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02M3/158;H02M7/797
• 代理公司: 成都智涌知識產權代理事務所(普通合伙) 51313
• 代理人: 周正輝

本發明提供了交直流微電網變換器級聯系統的協同控制方法，包括：用比例控制替代電壓外環，在維持源變換器的動態響應的同時，使系統母線電壓具有下垂特性，降低級聯系統的階數；引入電壓和功率協同控制，并調整源變換器的輸出阻抗和負載變換器的輸入阻抗以提升級聯系統的功率傳輸能力和穩定性。本發明能夠減少級聯系統輸出阻抗的幅值并增加輸入阻抗的相位，消除LC濾波器增大級聯系統輸出阻抗的負面影響，提升級聯系統的功率傳輸能力以及穩定性。

技術領域

本發明涉及技術領域，尤其是涉及交直流微電網變換器級聯系統的協同控制方法。

背景技術

在現代電力系統中，隨著直流負載和分布式發電裝置的使用，作為未來配用電的重要組成形式的交直流微電網，得到了愈加廣泛的應用。交直流微電網兼顧交流微電網和直流微電網的特點，可以更高效地將分布式電源、儲能裝置及各類負載整合到電網中，為此其需要采用雙向DC/AC變換器作為互聯變換器，互聯變換器與其他DC/DC變換器組成的級聯系統可實現交流母線和直流電網之間的柔性互聯，有效提升供電系統的集成能力。

雖然變換器級聯系統提升了電網的靈活性，但是由于存在恒功率負載模式運行的變換器，其負阻抗特性會引發直流母線電壓振蕩。直流微電網中，變換器常用直流LC濾波器消除高頻諧波，但是電感會加劇直流母線電壓的低頻波動，降低系統的阻尼，制約了直流級聯系統的應用。現有的級聯系統的協同控制方法未考慮LC濾波器所造成的影響。

變換器級聯系統存在恒功率負載模式運行的變換器，其負阻抗特性會引發直流母線電壓振蕩。如直流微電網中，變換器常用直流LC濾波器消除高頻諧波，但是電感會加劇直流母線電壓的低頻波動，降低系統的阻尼，危害系統安全性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供交直流微電網變換器級聯系統的協同控制方法，提升級聯系統的功率傳輸能力以及穩定性。

第一方面，本發明實施例提供了交直流微電網變換器級聯系統的協同控制方法，包括：

用比例控制替代電壓外環，在維持源變換器的動態響應的同時，使系統母線電壓具有下垂特性，降低級聯系統的階數；

引入電壓和功率協同控制，并調整源變換器的輸出阻抗和負載變換器的輸入阻抗。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，變換器級聯系統包括直流母線電壓控制單元雙向boost變換器、功率控制單元雙向VSC變換器和LC濾波器。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述比例控制為協同虛擬阻抗控制。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述電壓和功率協同控制包括電壓控制和功率控制。

結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述功率控制通過共享功率參考值和電壓外環輸出信號，使得雙向boost變換器和雙向VSC變換器依據波動情況進行電壓功率參考值的調整。

結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，利用電壓比例外環使母線電壓具有下垂特性，并利用雙向VSC變換器調節直流母線電壓來控制所述VSC變換器調節輸入直流電壓。

結合第一方面的第四種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，所述功率控制的前饋環節用于根據功率參考值，在源變換器中加入抑制電壓波動的控制指令來減少源變換器輸出阻抗的諧振峰值。

結合第一方面的第四種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，所述功率控制的前饋環節包括串聯虛擬阻抗。