[發明專利]一種用于多電壓等級直流配網雙向電壓支撐的分散式控制方法

有效

• 申請號: 202110371142.9
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113097990B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 于淼;趙競涵;陸玲霞;包哲靜;韋巍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種用于多電壓等級直流配網系統中經雙向DC/DC變換器柔性互聯的配電子網間雙向電壓支撐控制方法，該方法通過將各配電子網母線電壓進行歸一化處理，使整個配網系統不同電壓等級母線等效為同一條母線，隨后設計雙向電壓支撐控制算法，實現各個配電子網母線電壓相互支撐，提升整個配電系統的運行效率與運行穩定性。由于本方法僅需要設備本地信息，無需額外的通信系統，具有良好的分散特性，并實現了不同電壓等級配電子網間雙向支撐，并可靈活應對配電系統拓撲的變化，實現方法簡便，適應多種運行場景，可大大提升系統的供電可靠性。

技術領域

本發明涉及一種多電壓等級直流配電網的分散式雙向電壓支撐控制方法，屬于直流配電技術領域。

背景技術

近些年來，光伏發電、風力發電的大規模推廣，電網系統發電側直流特性逐漸顯現，此外，隨著電動汽車充電樁、數據中心的大規模建設，直流負荷占比逐年提高，以上新能源發電單元與直流負荷接入傳統的交流配網時需要大量的AC/DC轉換環節，增加系統建設成本，降低系統運行效率。相較于傳統交流配電網，直流配電網無需考慮無功、頻率等問題，控制更加簡便，可實現多種直流源、荷的高效接入，進一步的，多電壓等級直流配網可以兼容不同類型的光伏、風機等分布式電源、儲能，同時為不同工作電壓等級的直流負荷供電，是未來配電網的主要形態之一。

多電壓等級直流配網由多條不同電壓等級的直流母線構成，每條直流母線匯集區域內多種分布式發電單元、儲能單元和直流負荷，形成多種電壓等級的配電子網。不同直流配電子網間通過DC/DC變換裝置相連，并通過相應的控制算法實現一側子網對另一側子網的電壓支撐或者互聯子網間的功率互濟，在電壓支撐方面的研究中，可仿照傳統交流配電網中的交流變壓器，利用直流變壓器實現子網間的雙向電壓支撐，但該類方法實現的成本較高，而現有通過雙向DC/DC變換器實現的雙向電壓支撐控制，需要依據系統運行狀態進行多個控制器間的切換，當配電網拓撲發生改變時需要重新進行設計，靈活性、拓展性較差。

發明內容

本發明的目的在于針對現有雙向電壓支撐控制技術靈活性與拓展性的不足，本發明設計了一種用于多電壓等級直流配網雙向電壓支撐方法，該方法基于直流配電子網間DC/DC變換器，通過將各配電子網母線電壓進行歸一化處理，等效為相同電壓等級配網進行控制，該控制方法僅需要變換器兩端口電壓信息，具有良好的分散特性，可以靈活應對電網拓撲變化，能實現儲能的即插即用、配電網電壓等級拓展。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種多電壓等級直流配網拓撲，包括PCC連接點和N個多電壓等級的直流配電子網，其中：

所述PCC連接點，用于多電壓等級直流配網在并網運行時，通過直流變壓器與中壓配電網或更高電壓等級輸電網相連；

所述N個多電壓等級的直流配電子網，每個多電壓等級直流配電子網均包括配電子網直流母線，分布式發電單元，儲能與直流負載，每個配電子網直流母線電壓可以靈活設置形成多電壓等級，不同配電子網直流母線通過直流配電子網間雙向DC/DC變換器相連，分布式發電單元與直流負載通過電力電子變換裝置連接至所在配電子網直流母線，儲能通過儲能雙向DC/DC變換器與所在配電子網直流母線交換功率。

本發明還提供了一種多電壓等級直流配網的雙向電壓支撐分散式控制方法，包括直流配電子網間雙向DC/DC變換器和儲能雙向DC/DC變換器控制，其中：

直流配電子網雙向DC/DC變換器控制方法如下：

采集每個直流配電子網間雙向DC/DC變換器所連接兩條直流母線的電壓v_bus,i與v_bus,i+1，分別除以對應直流母線額定電壓V_bus,i與V_bus,i+1，進行歸一化。其中，下標i表示序號，第i個直流配電子網間雙向DC/DC變換器連接第i條直流母線與第i+1條直流母線。，i＝1,2,…,N-1，共有N-1個直流配電子網間雙向DC/DC變換器，N為直流配電子網數目。