CN112688294A - 一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法 - Google Patents
一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112688294A CN112688294A CN202011485496.8A CN202011485496A CN112688294A CN 112688294 A CN112688294 A CN 112688294A CN 202011485496 A CN202011485496 A CN 202011485496A CN 112688294 A CN112688294 A CN 112688294A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- direct current
- microgrid
- grid
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
本申请涉及一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，包括两个直流微电网和一个互联装置；所述直流微电网包括平衡单元和功率单元，两个直流微电网通过互联装置连接，使得两个直流微电网形成一个有机整体。本发明可实现系统内所有平衡单元联动，为受扰微电网提供紧急功率支撑，改善受扰微电网直流电压动态特性，减小受扰电网直流电压稳态偏差，扰动功率由全系统平衡单元依据其等效功率分配系数比承担；并且无需子系统间进行通信，可靠性高。
Description
技术领域
本申请涉及柔性互联直流系统控制技术领域，尤其涉及一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法。
背景技术
微电网作为未来智能配电系统的重要组成部分，可将分布式能源、储能设备、负荷等有机整合，提高整个系统的可靠性和灵活性，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义[1-3]。国际电工委员会在《2010—2030应对能源挑战白皮书》中明确将微电网技术列为未来能源链的关键技术之一[4]。国家能源局通过《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》、《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)的通知》等文件，明确了大力发展微电网技术的重要意义[5]。
随着光伏等直流特性分布式可再生能源渗透率的提高，以及电动汽车充换电站、数据中心及通信设备等直流负荷的增加，基于柔性直流技术的直流微电网得到了极大关注[6-8]。相比交流微电网，直流微电网可高效灵活接纳直流特性的分布式可再生电源及直流负荷，减少中间交直流变换环节，节约成本，减小损耗，同时不存在无功功率、频率稳定等问题，控制结构相对简单[9,10]。当多个直流微电网邻近时，可进一步互联形成直流微电网集群[11,12]。相比独立运行的直流微电网，直流微电网集群可通过协调控制实现子微电网间功率相互支撑，提高子微电网随机性、间歇性可再生能源的接纳能力，增强子微电网发生功率扰动等紧急工况时的动态稳定性及可靠性[13,14]。
直流微电网间可通过联络开关或隔离性双向DC-DC换流器实现互联。联络开关成本低，损耗小，但只能用于连接相同电压等级的子微电网，无法实现互联功率灵活控制。隔离性双向DC-DC换流器可用于互联不同电压等级直流微电网，实现互联功率灵活控制，有效实现电气隔离，提高供电可靠性[15,16]。文献[17]设计了多微电网系统串、并联不同结构的两级分层控制，依据多微电网联络线功率命令，通过微电网中央控制器实现协调控制。文献[18]提出一种基于自适应下垂控制的直流微电网集群直分层协调控制策略，通过微电网中央控制器实时检测母线电压波动范围控制各子微电网并联或独立运行，既满足各微电网内部稳定运行，又可实现各微电网间能量互济。文献[19]针对交直流混合微电网，提出一种分布式一致性控制方法，通过邻接智能体通信，对微电网群内各分布式设备实现就地分布式控制，节省通信时间，快速平抑并网联络线功率波动。
参考文献
[1]鲁宗相,王彩霞,闵勇,周双喜,吕金祥,and王云波,"微电网研究综述,"电力系统自动化,vol.31,no.19,pp.100-107,2007.
[2]王成山,微电网分析与仿真理论:科学出版社,2013.
[3]M.Farrokhabadi,C.A.Canizares,J.W.Simpson-Porco,E.Nasr,L.Fan,P.A.Mendoza-Araya,R.Tonkoski,U.Tamrakar,N.Hatziargyriou,D.Lagos,R.W.Wies,M.Paolone,M.Liserre,L.Meegahapola,M.Kabalan,A.H.Hajimiragha,D.Peralta,M.A.Elizondo,K.P.Schneider,F.K.Tuffner,and J.Reilly,"Microgrid StabilityDefinitions,Analysis,and Examples,"IEEE Transactions on Power Systems,vol.35,no.1,pp.13-29,2020.
[4]杨新法,苏剑,吕志鹏,刘海涛,and李蕊,"微电网技术综述,"中国电机工程学报,no.1,pp.57-70,2014.
[5]李霞林,郭力,王成山,and李运帷,"直流微电网关键技术研究综述,"中国电机工程学报,vol.36,no.1,pp.1-17,2016.
[6]张勤进,庄绪州,刘彦呈,and王川,"直流微电网多源并联自主均流控制策略,"电网技术,vol.44,no.03,pp.887-896,2020-02-13 2020.
[7]刘忠,杨陈,蒋玮,李培培,杨波,and梁铭,"基于一致性算法的直流微电网储能系统功率分配技术,"电力系统自动化,2020.
[8]L.Meng,Q.Shafiee,G.Ferrari Trecate,H.Karimi,D.Fulwani,X.Lu,andJ.M.Guerrero,"Review on Control of DC Microgrids and Multiple MicrogridClusters,"IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,vol.33,no.8,pp.928-948,2017.
[9]李霞林,张雪松,郭力,王成山,张绍辉,and杨苹,"双极性直流微电网中多电压平衡器协调控制,"电工技术学报,vol.33,no.4,pp.721-729,2017-09-20 2018.
[10]支娜,张辉,肖曦,and杨甲甲,"[7]分布式控制的直流微电网系统级稳定性分析,"中国电机工程学报,vol.36,no.02,pp.368-378,2016-01-20 2016.
[11]Q.Shafiee,T.
J.C.Vasquez,and J.M.Guerrero,"HierarchicalControl for Multiple DC-Microgrids Clusters,"IEEE Transactions on EnergyConversion,vol.29,no.4,pp.922-933,2014.
[12]S.Moayedi and A.Davoudi,"Distributed Tertiary Control of DCMicrogrid Clusters,"IEEE Transactions on Power Electronics,vol.31,no.2,pp.1717-1733,2015.
[13]蔡德华,贺兴,王利国,李豪天,汪鹏敏,and艾芊,"基于互联的微电网集群化运作整体设计与实现,"电器与能效管理技术,no.9,pp.64-71,2015.
[14]熊雄,王江波,井天军,杨仁刚,and叶林,"微电网群功率优化控制,"电力自动化设备,vol.37,no.9,pp.10-17,2017.
[15]周路遥,张超,姜久春,and等,"双向全桥DC/DC变换器新型控制策略研究,"电力电子技术,vol.49,no.9,pp.7-9,2015.
[16]刁卓and孙旭东,"全桥双向DC/DC变换器移相控制策略的改进,"电力电子技术,vol.45,no.9,pp.72-73,87,2011.
[17]周念成,金明,王强钢,and等,"串联和并联结构的多微电网系统分层协调控制策略,"电力系统自动化,vol.37,no.12,pp.13-18,2013.
[18]张金星,于艾清and黄敏丽,"基于自适应下垂控制的直流微电网群分层协调控制,"现代电力,vol.35,no.4,pp.72-79,2018.
[19]高扬,艾芊and王靖,"多智能体系统的交直流混合微电网群一致性协同控制,"高电压技术,vol.44,no.07,pp.2372-2377,2018-07-19 2018.
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，使得柔性互联的直流微电网群形成一有机整体，共同承担功率扰动，无需进行子系统间通讯，可靠性高。
本发明采取的技术方案是：一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，用于两个直流微电网柔性互联的直流微电网群，包括对单个直流微电网的平衡单元控制、功率单元控制和对所述直流微电网群互联装置控制；
所述平衡单元控制包括下垂控制环节和电压/电流双环控制环节；
所述功率单元控制采用恒功率控制；
所述互联装置控制包括一致性控制环节和移相控制环节；
当某一个直流微电网发生功率扰动，对应的功率单元做出相应，输出功率发生变化，对应母线电压也随之变化；互联装置对受扰直流微电网的电压波动做出响应，调整互联装置输出功率，为受扰直流微电网提供紧急功率支撑，减小受扰直流微电网直流电压偏差；平衡单元控制使两直流微电网在达到稳态时，按照两直流微电网等效功率分配系数比承担扰动功率。
进一步地，所述下垂控制环节的控制策略如下：
urefi＝useti-Psi/Rdi
式中useti和Psi分别表示直流微电网#i母线电压设定值及平衡单元输出功率；urefi和Rdi分别为下垂控制环节直流电压输出参考及下垂系数。
进一步地，所述电压/电流控制环节的控制策略如下：
式中Gui(s)表示直流电压控制器传递函数，kpui和kiui分别为直流电压控制器的比例系数和积分系数，isrefi为直流电压控制器输出电流参考，Gii(s)表示电流内环控制器传递函数，kpii和kiii分别表示电流内环控制器的比例系数和积分系数，dsi为电流内环控制器输出占空比。
进一步地，所述功率单元控制的控制策略如下：
式中iprefi为内环电流参考，Pprefi为功率设定值，upi为恒定直流源电压，Gpi(s)表示功率控制器传递函数，kppi和kipi分别为功率控制器的比例系数和积分系数，dpi为功率控制器输出占空比。
进一步地，互联装置控制的控制策略如下：
式中PICset为互联装置传输功率设定值，Udc1B和Udc2B分别为直流微电网#1和直流微电网#2的额定直流母线电压，Gcon(s)表示互联装置一致性控制器传递函数，PIC为互联装置实际传输功率，Gic(s)表示移相控制器传递函数，dic为移相控制器输出占空比。
进一步地，所述一致性控制器传递函数Gcon(s)和移相控制器传递函数Gic(s)具体表达式如下：
kpcon和kicon分别为一致性控制器的比例系数和积分系数，kpic和kiic分别为移相控制器的比例系数和积分系数。
进一步地，直流微电网#1和#2的等效功率分配系数分别为k1和k2，k1和k2满足如下关系：
本发明的有益效果在于：针对隔离双向DC-DC换流器柔性互联的直流微电网集群，通过互联装置使微电网集群形成一有机整体，无论哪一直流微电网发生功率扰动，都可实现系统内所有平衡单元联动，为受扰微电网提供紧急功率支撑，改善受扰微电网直流电压动态特性，减小受扰电网直流电压稳态偏差，扰动功率由全系统平衡单元依据其等效功率分配系数比承担；且控制系统各子系统之间无需通信，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的直流微电网群结构示意图。
图2为本发明实施例中平衡单元的拓扑图。
图3为本发明实施例中平衡单元的控制原理图。
图4为本发明实施例中功率单元的拓扑图。
图5为本发明实施例中功率单元的控制原理图。
图6为本发明实施例中互联装置的拓扑图。
图7为本发明实施例中互联装置的控制原理图。
图8为直流微电网#1发生功率扰动时常规控制系统的仿真结果图。
图9为直流微电网#1发生功率扰动时本发明实施例的仿真结果图。
图10为直流微电网#2发生功率扰动时常规控制系统的仿真结果图。
图11为直流微电网#2发生功率扰动时本发明实施例的仿真结果图。
图12为本发明实施例等效下垂系数比为2:1时直流微电网#1发生功率扰动仿真结果图。
图13为本发明实施例等效下垂系数比为2:1时直流微电网#2发生功率扰动仿真结果图。
附图标记解释：udc1.直流微电网#1直流母线电压、udc2.直流微电网#2直流母线电压、Ps1.直流微电网#1平衡单元注入直流母线的功率输出、Pp1.直流微电网#1功率单元注入直流母线的功率输出、Ps2.直流微电网#2平衡单元注入直流母线的功率输出、Pp2.直流微电网#2功率单元注入直流母线的功率输出、PIC.互联装置输出功率。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，用于两个直流微电网柔性互联的直流微电网群。所述直流微电网群的拓扑结构如图1所示，每个直流微电网设置有平衡单元和功率单元，两直流微电网之间通过互联装置连接。
所述平衡单元的拓扑图如图2所示，平衡单元由恒定直流电压源以及双向buck-boost换流器组成。usi和iLsi分别为恒定直流源电压和电感电流；所述双向buck-boost换流器包括直流源侧电感Lsi、直流母线侧电容Csi、两个IGBT管和两个二极管；所述二极管与所述IGBT管并联，两个IGBT管串联后与直流母线侧电容Csi并联，直流源侧电感Lsi与恒定直流电压源正极连接。
所述功率单元的拓扑图如图4所示，功率单元由恒定直流电压源以及双向buck-boost换流器构成。upi和iLpi分别为恒定直流源电压和电感电流；所述双向buck-boost换流器包括直流源侧电感Lpi、直流母线侧电容Cpi、两个IGBT管和两个二极管；所述二极管与所述IGBT管并联，两个IGBT管串联后与直流母线侧电容Cpi并联，直流源侧电感Lpi与恒定直流电压源正极连接。
所述互联装置的拓扑图如图6所示，互联装置采用隔离双向DCDC换流器，主要由两个全桥变换器、两个直流电容C1和C2、一个储能电感L和一个高频隔离变压器T组成。所述直流电容C1和C2分别与两个全桥变换器并联，高频隔离变压器T一侧与储能电感L串联后再与全桥变换器连接，另一侧与另一全桥变换器连接。高频隔离变压器T可有效实现互联的子系统间的电气隔离及电压匹配，电感L用于瞬时能量储存，n为高频隔离变压器T变比，由互联微电网的电压等级决定。
一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，包括对单个直流微电网的平衡单元控制、功率单元控制和对所述直流微电网群互联装置控制；
所述平衡单元控制包括下垂控制环节和电压/电流双环控制环节，用于稳定直流母线电压及平衡系统功率；
所述功率单元控制采用恒功率控制，且其功率参考可实现在线调整，进而模拟可再生能源或直流负荷波动；
所述互联装置控制包括一致性控制环节和移相控制环节，是实现基于柔性互联直流微电网群一致性协调控制的关键；
当某一个直流微电网发生功率扰动，对应的功率单元做出相应，输出功率发生变化，对应母线电压也随之变化；互联装置对受扰直流微电网的电压波动做出响应，调整互联装置输出功率，为受扰直流微电网提供紧急功率支撑，减小受扰直流微电网直流电压偏差；平衡单元控制使两直流微电网在达到稳态时，按照两直流微电网等效功率分配系数比承担扰动功率。
如图3所示，所述下垂控制环节的控制策略如下：
urefi＝useti-Psi/Rdi (1)
式中useti和Psi分别表示直流微电网#i母线电压设定值及平衡单元输出功率；urefi和Rdi分别为下垂控制环节直流电压输出参考及下垂系数。
所述电压/电流控制环节的控制策略如下：
式中Gui(s)表示直流电压控制器传递函数，kpui和kiui分别为直流电压控制器的比例系数和积分系数，isrefi为直流电压控制器输出电流参考，Gii(s)表示电流内环控制器传递函数，kpii和kiii分别表示电流内环控制器的比例系数和积分系数，dsi为电流内环控制器输出占空比。
如图5所示，所述功率单元控制的控制策略如下：
式中iprefi为内环电流参考，Pprefi为功率设定值，upi为恒定直流源电压，Gpi(s)表示功率控制器传递函数，kppi和kipi分别为功率控制器的比例系数和积分系数，dpi为功率控制器输出占空比。
如图7所示，互联装置控制的控制策略如下：
式中PICset为互联装置传输功率设定值，Udc1B和Udc2B分别为直流微电网#1和直流微电网#2的额定直流母线电压，Gcon(s)表示互联装置一致性控制器传递函数，PIC为互联装置实际传输功率，Gic(s)表示移相控制器传递函数，dic为移相控制器输出占空比。
所述一致性控制器传递函数Gcon(s)和移相控制器传递函数Gic(s)具体表达式如下：
kpcon和kicon分别为一致性控制器的比例系数和积分系数，kpic和kiic分别为移相控制器的比例系数和积分系数。
本发明实施例中，直流微电网#1和#2的等效功率分配系数分别为k1和k2，k1和k2满足如下关系：
本发明实施例的工作原理如下：
(1)直流微电网#1发生功率扰动
当互联装置采用常规定功率控制(即ΔPIC＝0)时，直流微电网#1扰动功率将由直流微电网#1平衡单元全部承担，依据图2和图3所示平衡单元下垂特性可知，直流微电网#1平衡单元输出功率增量以及母线直流电压稳态增量为：
在本发明实施例中，由于直流微电网#1功率单元输出功率增加ΔPp1，导致直流微电网#1母线电压udc1升高。由图6和图7可知，由于一致性控制环节PI控制器作用，直流微电网#2母线电压udc2也将升高；由式(4)可知，互联装置内环功率参考值PICref将增大，进而导致互联装置流入直流微电网#2的有功功率增加，避免因直流微电网#1功率增加引起的直流电压过高。
假定直流微电网#1发生功率扰动前，两直流微电网母线电压均稳定在额定电压，直流微电网#1功率单元输出功率增加ΔPp1后，由于互联装置一致性控制作用，两直流微电网母线电压稳态偏差将满足：
由图1及式(1)、(2)可得，两直流微电网母线电压偏差分别满足如下关系：
结合式(8)及(9)，两直流微电网母线电压变化量以及互联装置传输功率变化量分别为：
式中，k1和k2分别为直流微电网#1和#2的等效功率分配系数，具体关系如式(6)所示。
对比式(7)和(10)可知，当直流微电网#1功率单元输出功率增加ΔPp1时，采用本发明实施例进行控制，互联装置可对直流微电网#1电压波动做出响应，灵活调整互联装置输出功率，为直流微电网#1提供紧急功率支撑，减小直流微电网#1直流电压偏差，且达到稳态时，两直流微电网将按照其等效功率分配系数比承担扰动功率。
(2)直流微电网#2发生功率扰动
当互联装置采用常规定功率控制(即ΔPIC＝0)时，直流微电网#2扰动功率将由直流微电网#2平衡单元全部承担，依据图2和图3所示平衡单元下垂特性可知，直流微电网#2平衡单元输出功率增量以及母线直流电压稳态增量为：
在本发明实施例中，由于直流微电网#2功率单元输出功率增加ΔPp2，导致直流微电网#2母线电压udc2升高。由图6和图7可知，由于一致性控制环节PI控制器作用，直流微电网#1母线电压udc1也将升高；由式(4)可知，互联装置内环功率参考值PICref将减小，进而使得互联装置流入直流微电网#2的有功功率减小，避免因直流微电网#2功率增加引起的母线直流电压过高。
两直流微电网母线电压变化量以及互联装置传输功率变化量分别为：
对比式(11)和(12)可知，当直流微电网#2功率单元输出功率变化时，采用本发明实施例的控制方法进行控制，互联装置可对直流微电网#2电压波动做出响应，灵活调整互联装置输出功率，为直流微电网#2提供紧急功率支撑，减小直流微电网#2直流电压偏差，且达到稳态时，两直流微电网将按照其等效功率分配系数比承担扰动功率。
本发明实施例中直流微电网#1、直流微电网#2以及互联装置的主要参数分别如表1～表3所示：
表1直流微电网#1参数
表2直流微电网#2参数
表3互联装置参数
通过在PSCAD/EMTDC中搭建了图1所示的直流微电网群仿真模型，对本发明实施例的一致性协调控制效果进行了仿真验证，具体结果如下：
(1)直流微电网#1发生功率扰动
为模拟直流微电网#1负荷扰动，在第8秒时直流微电网#1功率单元功率由100kW减小到40kW。采用常规控制及本发明实施例控制时的仿真结果分别如图8和图9所示。
如图8所示，采用常规控制策略时，当直流微电网#1发生负荷扰动，互联装置传输功率维持在其额定传输功率100kW，直流微电网#1直流母线电压波动变化量最大约为13V，稳态电压变化量约为9V，直流微电网#2不受微电网#2负荷扰动的影响，直流母线电压仍然维持在750V。由此可知，采用常规控制策略，直流微电网#1发生负荷扰动后，互联装置对直流微电网#1的负荷扰动不做出响应，互联装置的直流传输功率仍然维持在额定值，负荷扰动变化量全部由直流微电网#1承担，导致直流微电网#1的直流母线电压动态波动及稳态偏差较大。
如图9所示，当采用本发明实施例进行控制时，直流微电网#1发生负荷扰动后，互联装置传输功率减小约30kW，直流微电网#1直流母线电压波动最大变化量及稳态变化量分别约为8V和4.5V，相比采用常规控制策略，直流微电网#1直流母线电压波动最大变化量及稳态变化量分别减小约5V和4.5V，且由于两直流微电网等效功率分配系数比为1:1，两直流微电网中平衡单元输出功率分别增加30kW。
由上可知，采用本发明实施例进行控制时，当直流微电网#1发生负荷扰动后，在无需通信的情况下，互联装置可对直流微电网#1母线电压自动做出响应，为直流微电网#1提供紧急功率支撑，两直流微电网形成一有机整体，共同承担负荷扰动增量，且两微电网中平衡单元按照等效功率分配系数比承担负荷扰动。
(2)直流微电网#2发生功率扰动
为模拟直流微电网#2负荷扰动，在第8秒时直流微电网#2功率单元功率由-100kW变化为-60kW。采用常规控制及本发明实施例控制时的仿真结果分别如图10和图11所示。
由图10所示，采用常规控制策略时，当直流微电网#2发生负荷扰动，互联装置传输功率维持在其额定传输功率100kW，直流微电网#2直流母线电压波动变化量最大约为11V，稳态电压变化量约为6V，直流微电网#1不受微电网#2负荷扰动的影响，直流母线电压仍然维持在750V。由此可知，采用常规控制策略，直流微电网#2发生负荷扰动后，互联装置将对直流微电网#2的负荷扰动不做相应，互联装置的直流传输功率仍然维持在额定值，负荷扰动变化量全部由直流微电网#2承担，导致直流微电网#2的直流母线电压动态波动及稳态偏差较大。
由图11所示，当采用本发明实施例进行控制时，直流微电网#2发生负荷扰动后，互联装置传输功率减小约20kW，直流微电网#2直流母线电压波动最大变化量及稳态变化量分别约为7.5V和3V，相比采用常规控制策略，直流微电网#2直流母线电压波动最大变化量及稳态变化量分别减小约3.5V和3V，且由于两直流微电网等效功率分配系数比为1:1，两直流微电网中平衡单元输出功率分别减小20kW。
由上可知，采用本发明实施例进行控制时，当直流微电网#2发生负荷扰动后，在无需通信的情况下，互联装置可对直流微电网#2母线电压自动做出响应，为直流微电网#2提供紧急功率支撑，两直流微电网形成一有机整体，共同承担负荷扰动增量，且两微电网中平衡单元按照等效功率分配系数比承担负荷扰动。
(3)等效功率分配系数比为2：1
当本发明实施例中两直流微电网平衡单元等效下垂系数比为2:1时，第8秒两直流微电网发生负荷扰动后的仿真结果分别如图12和图13所示。其中，直流微电网#1功率单元功率由100kW减小到60kW，直流微电网#2功率单元功率由-100kW变化为-60kW。无论直流微电网#1还是直流微电网#2发生负荷扰动，互联装置均能对受扰微电网提供紧急功率支撑，且两直流电网中平衡单元将按照等效功率分配系数比，即k1：k2＝2:1承担负荷扰动，改善受扰微电网母线电压动态，减小受扰微电网母线电压稳态偏差。
现有柔性互联直流微电网群的控制策略均依赖通信系统，通信延时及通信故障等均会危机系统安全稳定运行，降低系统可靠性。本发明实施例各子系统之间无需进行通信，有效提高了系统可靠性；通过互联装置使微电网集群形成一有机整体，无论哪一直流微电网发生功率扰动，都可实现系统内所有平衡单元联动，为受扰微电网提供紧急功率支撑，改善受扰微电网直流电压动态特性，减小受扰电网直流电压稳态偏差，扰动功率则由全系统平衡单元依据等效功率分配系数比承担。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，用于两个直流微电网柔性互联的直流微电网群，其特征在于，包括对单个直流微电网的平衡单元控制、功率单元控制和对所述直流微电网群互联装置控制；
所述平衡单元控制包括下垂控制环节和电压/电流双环控制环节；
所述功率单元控制采用恒功率控制；
所述互联装置控制包括一致性控制环节和移相控制环节；
当某一个直流微电网发生功率扰动，对应的功率单元做出相应，输出功率发生变化，对应母线电压也随之变化；互联装置对受扰直流微电网的电压波动做出响应，调整互联装置输出功率，为受扰直流微电网提供紧急功率支撑，减小受扰直流微电网直流电压偏差；平衡单元控制在两直流微电网在达到稳态时，按照两直流微电网等效功率分配系数比承担扰动功率。
2.根据权利要求1所述的一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，其特征在于，所述下垂控制环节的控制策略如下：
urefi＝useti-Psi/Rdi
式中useti和Psi分别表示直流微电网#i母线电压设定值及平衡单元输出功率；urefi和Rdi分别为下垂控制环节直流电压输出参考及下垂系数。
3.根据权利要求1所述的一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，其特征在于，所述电压/电流控制环节的控制策略如下：
式中Gui(s)表示直流电压控制器传递函数，kpui和kiui分别为直流电压控制器的比例系数和积分系数，isrefi为直流电压控制器输出电流参考，Gii(s)表示电流内环控制器传递函数，kpii和kiii分别表示电流内环控制器的比例系数和积分系数，dsi为电流内环控制器输出占空比。
4.根据权利要求1所述的一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，其特征在于，所述功率单元控制的控制策略如下：
式中iprefi为内环电流参考，Pprefi为功率设定值，upi为恒定直流源电压，Gpi(s)表示功率控制器传递函数，kppi和kipi分别为功率控制器的比例系数和积分系数，dpi为功率控制器输出占空比。
5.根据权利要求1所述的一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，其特征在于，互联装置控制的控制策略如下：
式中PICset为互联装置传输功率设定值，Udc1B和Udc2B分别为直流微电网#1和直流微电网#2的额定直流母线电压，Gcon(s)表示互联装置一致性控制器传递函数，PIC为互联装置实际传输功率，Gic(s)表示移相控制器传递函数，dic为移相控制器输出占空比。
6.根据权利要求1所述的一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，其特征在于，所述一致性控制器传递函数Gcon(s)和移相控制器传递函数Gic(s)具体表达式如下：
kpcon和kicon分别为一致性控制器的比例系数和积分系数，kpic和kiic分别为移相控制器的比例系数和积分系数。
7.根据权利要求1所述的一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法，其特征在于，直流微电网#1和#2的等效功率分配系数分别为k1和k2，k1和k2满足如下关系：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011485496.8A CN112688294B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011485496.8A CN112688294B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112688294A true CN112688294A (zh) | 2021-04-20 |
| CN112688294B CN112688294B (zh) | 2022-09-27 |
Family
ID=75448210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011485496.8A Active CN112688294B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112688294B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114204538A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012044369A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Abb Research Ltd. | Coordinated control of multi-terminal hvdc systems |
| CN106786761A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 华北电力大学 | 基于下垂控制的柔性环网装置的供电运行方法 |
| CN108418245A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-17 | 天津大学 | 一种简化的直流微电网联络线恒功率控制方法 |
| CN108667084A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-16 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于柔性直流互联的微电网集群自律协同控制方法 |
| CN111740426A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-02 | 上海电力大学 | 一种孤岛交直流混合微电网群功率协同控制方法 |
| CN112067689A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 南昌航空大学 | 一种互联差动式焊缝涡流检测传感器 |
-
2020
- 2020-12-16 CN CN202011485496.8A patent/CN112688294B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012044369A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Abb Research Ltd. | Coordinated control of multi-terminal hvdc systems |
| CN106786761A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 华北电力大学 | 基于下垂控制的柔性环网装置的供电运行方法 |
| CN108418245A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-17 | 天津大学 | 一种简化的直流微电网联络线恒功率控制方法 |
| CN108667084A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-16 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于柔性直流互联的微电网集群自律协同控制方法 |
| CN111740426A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-02 | 上海电力大学 | 一种孤岛交直流混合微电网群功率协同控制方法 |
| CN112067689A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 南昌航空大学 | 一种互联差动式焊缝涡流检测传感器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ORIOL GOMIS-BELLMUNT等: "Flexible Converters for Meshed HVDC Grids: From Flexible AC Transmission Systems (FACTS) to Flexible DC Grids", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY》 * |
| 于国星等: "柔性直流互联孤岛微网群的分布式频率协同控制", 《电力系统自动化》 * |
| 王欣竹: "柔性交直流混合配电网互联换流站的控制策略", 《电器与能效管理技术》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114204538A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法 |
| CN114204538B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112688294B (zh) | 2022-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xia et al. | Power management for a hybrid AC/DC microgrid with multiple subgrids | |
| CN108832612B (zh) | 一种基于分层管理的直流微电网控制方法和系统 | |
| Peyghami et al. | Decentralized load sharing in a low-voltage direct current microgrid with an adaptive droop approach based on a superimposed frequency | |
| Madduri et al. | Design and verification of smart and scalable DC microgrids for emerging regions | |
| CN110601248A (zh) | 一种环状交直流混合微电网系统的多模式协调控制方法 | |
| WO2019075955A1 (zh) | 基于ipos直流升压的光伏汇集接入系统协调控制方法 | |
| Alhamrouni et al. | Modelling and design of PID controller for voltage control of AC hybrid micro-grid | |
| Jin et al. | Coordination secondary control for autonomous hybrid AC/DC microgrids with global power sharing operation | |
| Poursmaeil et al. | Autonomous control and operation of an interconnected AC/DC microgrid with Γ-Z-Source interlinking converter | |
| Gao et al. | Bidirectional droop control of AC/DC hybrid microgrid interlinking converter | |
| Colak et al. | Intelligent techniques to connect renewable energy sources to the grid: A review | |
| Zolfaghari et al. | Adaptive gain-regulating-based control of parallel-connected γ-Z-source power converters in hybrid microgrids | |
| Torkaman et al. | Control and management of hybrid AC/DC microgrid based on Γ‐Z‐source converter | |
| CN112688294B (zh) | 一种柔性互联直流微电网群的一致性协调控制方法 | |
| Vijayakumar et al. | Design of public plug-in electric vehicle charging station for improving LVRT capability of grid connected wind power generation | |
| CN203574386U (zh) | 多电平多端口发电储能混合装置 | |
| Shahid et al. | A modular control design for optimum harmonic compensation in micro-grids considering active and reactive power sharing | |
| Chen et al. | Design of PV hybrid DC/AC microgrid for electric vehicle charging station | |
| Barbosa et al. | Distributed generation system using renewable energy sources and a new converter topology | |
| CN113507123B (zh) | 适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法 | |
| CN105356487A (zh) | 一种电压控制型并网逆变器功率解耦方法 | |
| Colak et al. | Voltage and frequency stability analysis of AC microgrid | |
| CN113708374A (zh) | 一种并网逆变器谐振抑制电路及方法 | |
| Wei et al. | An novel hierarchical control of microgrid composed of multi-droop controlled distributed power resources | |
| Zhang et al. | Enhanced hierarchical control of hybrid energy storage system in microgrids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |