CN108123627A - 一种交直流混合微网变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交直流混合微网变换器，包括交直流混合微网变换器、级联电路控制、DAB级控制三部分。本发明采用交直流混合微网形式，将新能源中交流电源接入交流微网侧，直流电源接入直流微网侧，可减少电力电子变换器及器件的使用，提高新能源并网效率。交直流混合微网供电模式将有利于提高新型家用电器如计算机、变频空调、电动汽车充电桩等用电效率并降低设备制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种微网变换器，尤其涉及一种交直流混合微网变换器。
背景技术
近年来随着分布式新能源的推广与普及，越来越多的分布式新能源接入配电网，由于新能源间歇性与随机性出力的特点，过多新能源直接接入配电网，对大电网的调控与安全运行可能带来不利影响甚至引发故障。因此，以微网形式将分布式能源接入配电网被普遍认为是解决上述问题的有效途径。交流微电网是目前微网的主要形式，其结构有利于与配电网相结合并且借鉴传统电网的调控思路，如下垂控制、虚拟同步电机控制等有利于减小交流微网与大电网连接时对大电网造成的影响。虽然这些新技术能够有效提升微网并网的可靠性，但频率、无功、相位、谐波等传统电网存在的主要问题依然是现在交流微网研究亟需解决的难题。由于直流微网无需对电网的相位和电压进行同步与跟踪的特点，直流微网母线与分布式能源间仅需一个电压变换装置即可完成并网，降低了系统建设成本且易于实现。但当直流微网系统出现故障时，故障电流可能是额定电流的几十倍甚至更高，这为直流故障限流与故障隔离带来了极大地难度，因而纯直流微网的推广与应用将是一个长期过程。
发明内容
为了克服频率、无功、相位、谐波等方面存在的难题，本发明提出一种交直流混合微网变换器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
交直流混合微网变换器，包括交直流混合微网变换器、级联电路控制、DAB级控制三部分。
所述交直流混合微网变换器通过双主动桥使功率双向流动特性有利于各直流微网与交流微网间的能量传输。
所述级联电路控制包括直流参考电压调节器、电流环与电压环控制器三部分组成。
所述DAB级控制采用电压控制，能够实现各微网间电气隔，可在直流故障出现时提供故障隔离。
本发明的有益效果是：本发明采用交直流混合微网形式，将新能源中交流电源接入交流微网侧，直流电源接入直流微网侧，可减少电力电子变换器及器件的使用，提高新能源并网效率。交直流混合微网供电模式将有利于提高新型家用电器如计算机、变频空调、电动汽车充电桩等用电效率并降低设备制造成本。
附图说明
图1 交直流混合微网变换器。
图2 直流参考电压调节器。
图3 电压环与电流环控制框图。
图4 DAB级控制框图。
具体实施方案
如图1所示，当变换器向直流微网侧供电时，控制器根据各级直流微网功率流动大小分别计算出H 桥级联电路H1与H2 直流侧电压参考值，然后分别通过DAB1、DAB2 实时地将直流侧电压Udc1、Udc2 变换为对应直流微网电压向直流微网侧传输电能。当直流微网侧有分布式可再生能源(distributed renewable energy resource，DRER)和分布式储能装置(distributed energy storage device，DESD)接入且需要向交流电网侧供电时，同理可根据直流微网侧各级供电功率，计算出H 桥级联电路H1 与H2 直流侧电压参考值，并通过各级DAB 电路将微网电压变换为H 桥级联电路各级电压Udc1、Udc2，最后通过H 桥级联电路将功率传输至交流微网侧。而对于交直流混合微网变换器中交直流混合供电时，均可通过控制的电压矢量方向实现交流侧与各直流侧混合供电模式。
如图2所示，直流参考电压与传输有功功率的理论研究，控制器通过对各级H 桥直流侧输出电压Udc1、Udc2 及电流的采集，计算其传输功率，并结合电路初始稳态参数R，计算出功率波动后对应各直流参考电压上限值与下限值，取其上限值与下限值的平均值作为该级直流侧参考直流电压。
如图3所示，经过直流参考电压调节器对各级传输功率的计算后得到直流参考电压值后，通过直流总电压外环与电流内环控制得到H 桥级联电路总调制信号，最后通过将各级直流电压环得到的分直流电压调制信号与总调制信号叠加，得到各级H 桥调制信号。将各级H 桥调制信号与移相载波比较即可得到H 桥级联电路中各开关管PWM控制信号。
如图4所示，DAB 级主要功能在于为各微网间电气隔离，同时当H 桥级联侧直流电压参考值因功率波动发生调整时，DAB 仍能较稳定地将H 桥级联电路中直流电压变换为对应端口直流微网额定电压。由于直流微网故障限流问题，DAB 电路中高频变压器可在直流故障出现时提供故障隔离，减小故障范围且在切除该级直流微网时，不影响其余直流微网正常运行。由于H 桥级联电路对直流电压与功率范围的协调控制，因此DAB 级仅采用电压控制，可满足交直流混合微网能量路由器运行要求。
Claims (4)
1.一种交直流混合微网变换器，其特征在于：包括交直流混合微网变换器、级联电路控制、DAB级控制三部分。
2.如权利要求1所述的交直流混合微网变换器，其特征在于所述交直流混合微网变换器通过双主动桥使功率双向流动特性有利于各直流微网与交流微网间的能量传输。
3.如权利要求1所述的交直流混合微网变换器，其特征在于所述联电路控制包括直流参考电压调节器、电流环与电压环控制器三部分组成。
4.如权利要求1所述的交直流混合微网变换器，其特征在于所述DAB级控制采用电压控制，能够实现各微网间电气隔，可在直流故障出现时提供故障隔离。
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110829865A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-21 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 适用于电力电子变压器的自适应投切方法、装置及系统 |
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2016
- 2016-11-29 CN CN201611073304.6A patent/CN108123627A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN110829865B (zh) * | 2019-11-07 | 2021-04-13 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 适用于电力电子变压器的自适应投切方法、装置及系统 |
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Application publication date: 20180605 |