CN113644658A - 一种交直流微电网及其功率分散控制方法和装置 - Google Patents

一种交直流微电网及其功率分散控制方法和装置 Download PDF

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CN113644658A CN202110768879.4A CN202110768879A CN113644658A CN 113644658 A CN113644658 A CN 113644658A CN 202110768879 A CN202110768879 A CN 202110768879A CN 113644658 A CN113644658 A CN 113644658A
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Abstract

本发明公开了一种交直流微电网，直流线路两端分别通过换流器直接连接每个交流线路，每个交流线路通过对应并网点连接配电网；微电网有孤网运行模式和并网运行模式。还公开了此微电网的功率分散控制方法，孤网运行模式和并网运行模式下，各换流器就地进行功率分散控制，此种控制方法对通讯要求低，鲁棒性高。

Description

一种交直流微电网及其功率分散控制方法和装置
技术领域
本发明属于电力系统自动化控制技术领域，尤其涉及一种交直流微电网，还涉及一种适用于交直流微电网的功率分散控制方法，还涉及一种适用于交直流微电网的功率分散控制装置。
背景技术
新世纪以来，交直流混合微电网得到了广泛关注，它结合了交流微电网和直流微电网的诸多优点。但它的能量管理和运行控制相比单一的交、直流微电网要复杂的多，技术要求相应较高。同时，目前的交直流混合微电网通过一个或多个双向AC/DC变换器连接交流子网和直流子网，拓扑结构较为单一，孤岛运行状态下可靠性不高，同时难以适应未来的市场化非集中式配电网。
在交直流混合微电网的并网运行模式中，交流子网直接由大电网控制，在该运行状态下，直流电源可以产生恒定功率，或者可以在分布式电源的最大功率点运行；在孤岛模式中，混合微电网根据下垂特性在微电源间及子网之间分配所需的负载功率，尽可能提高可再生能源的利用率。当闭合微电网并网开关(Connect through micro grid connectedswitch，PCC)使交流子网连接到大电网时，大电网可以作为无穷大电源及储能单元运行，可以吸收混合微电网的剩余功率或向混合微电网提供功率缺额，以保持交流子网中有功及无功功率的平衡并维持微电网的频率和电压。同样，大电网可以经交流子网对直流子网提供功率支撑。
但在大部分情况下，由于微电网与大电网的潮流模式有差别，两者如果直接连接的话，很有可能产生一些不合理的潮流破坏系统的平衡性。能量平衡是运行稳定和供电可靠的核心，在并网模式下，大电网可以保证微电网的运行稳定，但条件是微电网应被控制成一个友好负荷，以使联络线间的功率维持在一定范围内。微电源的出力波动以及单一负荷的变化，都会使功率平衡变得复杂，因此需要制定灵活的控制策略下，使微电网同时保证稳定性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种交直流微电网，解决了现有技术中微电网拓扑结构复杂、难以适应非集中式配电网的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案。
第一方面，本发明提供了一种交直流微电网，包括：直流线路和多个交流线路；所述多个交流线路围绕直流线路分布呈环网结构；
所述直流线路两端分别通过换流器直接连接每个所述交流线路，每个所述交流线路通过对应并网点连接配电网；
若并网点均断开，则交直流微电网孤网运行；
若有并网点接通，则交直流微电网并网运行。
可选地，所述交流线路为2个，2个交流线路分布在直流线路两端。
可选地，所述交流线路为3个，3个交流线路围绕直流线路圆周分布。
本发明的目的还在于提供了一种适用于交直流微电网的功率分散控制方法，解决了现有技术中微电网与配电网控制方式不一致问题。
第二方面，本发明还提供了一种基于上述的交直流微电网的功率分散控制方法，包括以下过程：
响应于没有接收到并网点控制信号，依据设定的各换流器的有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制；
响应于接收到并网点控制信号，依据换流器各自负荷占比相应分配的有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制。
可选地，若所述接收到并网点控制信号数量为1，则将此并网点控制信号对应的并网点接通，交直流微电网并网运行；
若所述接收到并网点控制信号数量为多个，则选择出响应正确率最高的并网点控制信号获得优先控制权，将有优先控制权的并网点控制信号对应的并网点接通，交直流微电网并网运行。
可选地，所述有功功率和无功功率参考值计算过程为：
第i个换流器的有功功率参考值为
Figure BDA0003151783550000031
无功功率参考值为
Figure BDA0003151783550000032
其中，P∑是微电网所有有功功率的总和，Q∑是微电网所有无功功率的总和，均可由潮流计算得到；Load∑为n个换流器总负荷，
Figure BDA0003151783550000033
Loadi为第i个换流器的负荷。
可选地，在所述有功功率和无功功率参考值计算之前，还包括：
并网点采样并计算微电网的全部直流线路潮流；
并网点就地采样并计算交流线路潮流；
基于直流潮流和交流潮流，判断系统潮流是否收敛，若收敛，则执行有功功率和无功功率参考值计算。
可选的，所述对各换流器进行功率分散控制的过程为：
采集直流线路电压Udc和直流电压Idc，计算得到有功功率P；
采集交流线路电压uabc和交流线路电流iabc，计算得到视在功率S和无功功率Q；
根据视在功率S和有功功率P，计算得到视在功率偏差ΔS；根据参考有功功率参考值Pref和有功功率P，计算得到电压偏差ΔUdc；
根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref；
根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq；
依据电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq，经PWM后对各个换流器就地控制。
可选地，所述根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref；包括：
将电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref进行作差得到ΔU＝Udcref-ΔUdc-Udc，将作差结果ΔU经PI控制器后得到d轴电流参考值idref；
将视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref进行作差得到ΔS’＝Qref-ΔS-Q，将作差结果ΔS’经PI控制器后得到q轴电流参考值iqref。
可选地，所述根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq，包括：
将d轴参考电流idref与实际交流线路电流信号iabc的d轴分量id进行作差，将q轴参考电流iqref与实际交流线路电流信号iabc的q轴分量iq进行作差，得到直轴电流差值Δid和交轴电流差值Δiq，分别经过PI比例积分生成直轴电压差值Δud和交轴电压差值Δuq；
id和iq分别通过交叉耦合补偿，产生直轴补偿电压信号ωLid和交轴补偿电压信号ωLiq；
将实际电压信号的d轴分量ud与直轴电压差值Δud、交轴补偿电压信号ωLiq相作差，生成换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod，即Uod＝ud-Δud-ωLiq；
将实际电压信号的q轴分量uq与交轴电压差值Δuq、直轴补偿电压信号ωLid相作差，生成换流器交流侧电压控制信号q轴分量uoq，即Uoq＝uq-Δuq-ωLid。
第三方面，本发明还提供了一种基于上述的交直流微电网的功率分散控制装置，包括：
功率参考值计算模块，用于判断若没有接收到并网点控制信号，设定各换流器的有功功率和无功功率参考值；若接收到并网点控制信号，依据换流器各自负荷占比计算相应分配的有功功率和无功功率参考值；
功率分散控制模块，用于依据有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制。
可选地，所述功率分散控制模块包括：
直流功率计算模块，采集直流线路电压Udc和直流电压Idc，计算得到有功功率P；
交流功率计算模块，采集交流线路电压uabc和交流线路电流iabc，计算得到视在功率S和无功功率Q；
归一化运算作差模块，根据视在功率S和有功功率P，计算得到视在功率偏差ΔS；根据参考有功功率参考值Pref和有功功率P，计算得到电压偏差ΔUdc；
自治运行控制模块，根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据无功偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref；
电流内环控制模块，根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)与现有的交直流混合微电网相比，本发明所述的交直流互联微电网可采取任意拓扑结构，简单可靠，能够适应新能源分布负荷的接入，实现设备的即插即用，同时能够适应未来市场化非集中式配电网的需求，与原有的配电网有机融合。
(2)本发明所述的一种可采取任意拓扑结构交直流互联微电网不依赖上层协调控制，对通讯的要求低，容错率高。该微电网可以接入配电网并网运行，也可以脱离电网独立运行，当系统发生大扰动，无法通过自身调节达到新的平衡时，微电网也能够进行实时通讯达到平衡。
(3)本发明提供了一种交直流微电网的功率分散控制方法，由此统一了微电网和配电网的控制方式，对微电网连接配电网后产生的不合理潮流进行优化和修正，完善了微电网并网运行模式下的控制方式，提高了系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1为交直流混合微电网的单元结构示意图；
图2为微电网并网运行的拓扑示意图；
图3为换流器确定优先控制权流程图；
图4为微电网并网运行的控制方法流程图；
图5为换流器整体控制框图；
图6为自治运行控制原理图；
图7为电流内环控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
对于接入到配电网中的微电网而言，现有的交直流混合微电网大多分为交流子网与直流子网，然后通过一个或多个双向DC/AC换流器连接两者。在本发明所构建的交直流微电网中，交直流线路则直接相联，不再形成交流子网与直流子网，如图1所示，直流线路两端通过换流器直接连接交流线路，以直流线路及两侧换流器为一个直流基本单元，交流线路可以为多路，多个交流线路围绕直流线路分布呈环网结构，每路交流线路通过对应并网点连接配电网。当交流线路为2个，参见图1所示，2个交流线路分布在直流线路两端。当交流线路为3个，3个交流线路围绕直流线路圆周分布，拓扑结构参见图2所示，直流线路与交流线路之间可采取任意的拓扑结构(非树形)，结构更加简单可靠，能够适应新能源负荷的接入，实现设备的即插即用，该交直流微电网能够与原有的配电网融合，满足未来市场化非集中式配电网的需求。
上述可采用任意拓扑结构的交直流微电网在并网模式下运行，微电网的交流线路由配电网控制，当闭合PCC节点使交流线路连接到配电网时，配电网可以作为无穷大电源及储能单元运行，可以吸收微电网的剩余功率或向微电网提供功率缺额，以保持交流线路中有功及无功功率的平衡并维持微电网的频率和电压。
本发明实施例提供了一种适用于交直流混合微电网的功率分散控制方法，包括以下步骤：
步骤1，确定并网点优先控制权
如图2所示的微电网联网运行拓扑示意图，微电网可以通过多个并网点连接配电网，可能产生多个并网点信号使相应并网点接通，换流器无法处理多个并网点信号，因此需要确定并网点优先控制权，判断并选取最优的并网点信号。
如图3所示为确定并网点优先控制权流程图，具体步骤如下：
S01：判断接收到的并网点控制信号的数量，如果并网点控制信号数量大于1，则进入S03；反之，则进入S02；
S02：若没有接收到并网点控制信号，则代表微电网孤网运行，孤网运行时微电网内部仍需要平衡有功无功，执行步骤3直接进行有功无功的潮流分散控制过程，其中换流器的PQ参考值按照设定值取值；若仅接收到1个并网点控制信号，则接收到此并网点控制信号的并网点接通，微电网进入并网运行模式，执行步骤2计算得到各换流器的PQ参考值。
S03：若换流器接收到多个并网点控制信号，根据换流器对并网点信号的响应正确率，选择出响应正确率最高的并网点控制信号获得优先控制权；
S04：换流器接收有优先控制权的并网点控制信号并进入步骤2，其余并网点信号已不需要，就此忽略。后续存储换流器响应的相关信息以备下次判断响应正确率。
响应正确率根据换流器对并网点信号的响应好坏，可经过多次重复试验得到。换流器对并网点信号的响应好坏可根据频率是否稳定得到f＝50±0.02Hz，代表系统稳定，响应较好。频率可由锁相环得到。
步骤2，配电网向微电网提供功率支持，在换流器控制前需要进行并网控制，由于配电网与微电网原有的控制方式不同，需要对两者进行统一协调控制，通过对各个换流器进行平均负荷计算最终得到各换流器的PQ参考值。
以直流线路的潮流为基础，计算各换流器的PQ参考值流程参见图4所示，包括以下步骤：
S01：并网点采样并计算微电网的全部直流线路潮流；采样的数据包括电压的幅值、相位，有功功率和无功功率的大小。
S02：并网点就地采样并计算交流线路潮流；
S03：基于直流潮流和交流潮流，判断系统潮流是否收敛，若不收敛，则返回S01，若收敛，则继续S04；
交流潮流、直流潮流都是整个线路潮流的一部分。系统潮流收敛判断方式可选择平衡节点有功功率和无功功率是否收敛。
平衡节点是电力系统中用于潮流计算而取的节点之一。平衡节点电压幅值和相位是给定的，而其注入有功功率和无功功率是待求量。
收敛条件：平衡节点有功功率P(k+1)-P(k)≤ε，无功功率Q(k+1)-Q(k)≤ε，其中，P(k+1)、P(k)指第k+1、k次迭代的平衡节点有功功率，Q(k+1)、Q(k)指第k+1、k次迭代的平衡节点无功功率，ε为收敛精度。
S04：各个换流器之间进行潮流信息交换，为下一步平均潮流做准备；
S05：各个换流器根据各自负荷占比相应的分配有功和无功：
例如第i个换流器的有功功率参考值为
Figure BDA0003151783550000101
无功功率参考值为
Figure BDA0003151783550000102
其中，P∑是微电网所有有功功率的总和，Q∑是微电网所有无功功率的总和，均可由潮流计算得到；Load∑为n个换流器总负荷，
Figure BDA0003151783550000103
其中Loadi为第i个换流器的负荷；
通过以上过程，计算得到各个换流器的有功功率参考值Pref、无功功率参考值Qref，并网点发出信号，继而对各换流器执行步骤3进行分散控制。
步骤3，各换流器采用功率分散控制策略：根据有功功率参考值Pref、无功功率参考值Qref，采用分散控制策略对各个换流器就地控制，以达到实时控制有功潮流和无功潮流分布。对换流器进行控制可以优化潮流，达到更好的稳定性。
在分散控制中还需要直流电压参考值Udcref，此电压参考值就是换流器的额定电压值。
当换流器得到有功功率参考值Pref、无功功率参考值Qref和直流电压参考值Udc后，采用分散控制策略对各个换流器就地控制，在所有交直流线路中自动实现有功功率分配，并且在相连的交流线路中自动实现无功功率分配。微电网中的无功功率在交流线路中传输，有功功率在所有交直流线路中传输。
各换流器的总体控制思路为：有功功率P在所有交直流线路中传输，微电网发生功率扰动或网络结构发生变化时，将参考有功功率Pref和有功功率P标幺化处理后作差换算得到直流线路电压差ΔUdc，换流器根据电压偏差ΔUdc对有功功率P进行有差调节，实现有功功率在所有交直流线路中自动分配。无功功率Q仅在交流线路中传输，研究无功功率的分布可以结合视在功率的分布，视在功率S的平方等于有功功率P和无功功率Q的平方和，即S2＝P2+Q2，在配电网中线路电抗很小且一般负荷功率因数较高，可近似得到S≈P+Q，因此，微电网发生功率扰动或网络结构发生变化时，将视在功率S和有功功率P标幺化处理后作差换算得到视在功率偏差ΔS，将视在功率偏差ΔS、实时无功功率Q和无功功率参考值Qref进行比较作差得到ΔS’＝Qref-ΔS-Q，换流器根据ΔS’对视在功率S进行调节，在交流线路中自动实现无功功率分配。
图5是换流器的整体控制框图，功率分散控制模块具体包括以下模块：
直流功率计算模块，采集直流线路电压Udc和直流电压Idc，计算得到有功功率P。
交流功率计算模块，采集交流线路电压uabc和交流线路电流iabc，计算得到视在功率S和无功功率Q。
归一化运算作差模块，根据视在功率S和有功功率P，计算得到视在功率偏差ΔS；根据参考有功功率参考值Pref和有功功率P，计算得到电压偏差ΔUdc。
将视在功率S和有功功率P标幺化处理后作差换算得到视在功率偏差ΔS；具体计算过程为：将S与P标幺化处理，S标幺值＝S有名值/S基准值；P标幺值＝P有名值/P基准值；ΔS标幺值＝S标幺值-P标幺值；ΔS＝ΔS标幺值*S基准值。
将参考有功功率参考值Pref和有功功率P标幺化处理后作差得到电压偏差ΔUdc。具体计算过程为：将Pref与P标幺化处理，Pref标幺值＝Pref有名值/P基准值；ΔUdc标幺值＝Pref标幺值-P标幺值；ΔUdc＝ΔUdc标幺值*U基准值。
标幺值是相对单位制的一种。标幺值就是某一物理量的实际值(即有名值)与选定对应物理量的基值之比。标幺值＝实际值/基准值。电力系统计算中一般都采用标幺值进行。
自治运行控制模块，根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref。
如图6所示，自治运行控制模块的原理为：将电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref进行比较(作差得到ΔU＝Udcref-ΔUdc-Udc)，比较结果ΔU经PI控制器后得到d轴电流参考值idref；将视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref进行比较(作差得到ΔS’＝Qref-ΔS-Q)，比较结果ΔS’经PI控制器后得到q轴电流参考值iqref。
交流电流uabc经坐标变换得到dq0坐标下的ud和uq，交流电流iabc经坐标变换得到dq0坐标下id和iq。
电流内环控制模块，根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq。
如图7所示为电流内环控制框图，将输出的d轴参考电流idref与实际交流线路电流信号iabc的d轴分量id进行作差，将q轴参考电流iqref与实际交流线路电流信号iabc的q轴分量iq进行作差，得到直轴电流差值Δid和交轴电流差值Δiq，分别经过PI比例积分生成直轴电压差值Δud和交轴电压差值Δuq；
id和iq分别通过交叉耦合补偿，产生直轴补偿电压信号ωLid和交轴补偿电压信号ωLiq；
将实际电压信号的d轴分量ud与直轴电压差值Δud、交轴补偿电压信号ωLiq相作差，生成换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod，即Uod＝ud-Δud-ωLiq；
将实际电压信号的q轴分量uq与交轴电压差值Δuq、直轴补偿电压信号ωLid相作差，生成换流器交流侧电压控制信号q轴分量uoq，即Uoq＝uq-Δuq-ωLid；
所述电流内环控制模块输出连接到脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)，换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq经PWM后连接换流器的开关，完成对换流器的控制。
如此，通过对换流器的控制，完成了对具有交直流混合微电网的配电网的实时功率控制。最终实现交直流互联微电网中有功功率和无功功率的自动分配。
本发明的有益效果为：
(1)与现有的大部分交直流混合微电网相比，本发明所述的交直流互联微电网可采取任意拓扑结构(非树形)，简单可靠，能够适应新能源负荷的接入，实现设备的即插即用，同时能够适应未来市场化非集中式配电网的需求，与原有的配电网有机融合。
(2)该微电网可以接入配电网并网运行，各个换流器分散控制(自己就地调节控制)，不依赖上层的协调控制，对通讯的要求低，容错率高。
(3)本发明提供了一种对交直流互联微电网并网点的控制方法，微电网根据并网点信号进行功率调整，统一了微电网和配电网的控制方式，完善了微电网并网运行模式下的控制方式，提高了系统的安全性和可靠性。
实施例2
基于与实施例1同样的发明构思，本发明的一种基于上述的交直流微电网的功率分散控制装置，包括：
功率参考值计算模块，用于判断若没有接收到并网点控制信号，设定各换流器的有功功率和无功功率参考值；若接收到并网点控制信号，依据换流器各自负荷占比计算相应分配的有功功率和无功功率参考值；
功率分散控制模块，用于依据有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制。
所述功率分散控制模块可以采用现有技术中的控制器实现，此模块的具体实现过程参见上述实施例中描述。
本发明装置的各模块实现方案参见上述实施例1方法的各步骤处理过程。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种交直流微电网，其特征在于，包括：直流线路和多个交流线路；所述多个交流线路围绕直流线路分布呈环网结构；
所述直流线路两端分别通过换流器直接连接每个所述交流线路，每个所述交流线路通过对应并网点连接配电网；
若并网点均断开，则交直流微电网孤网运行；
若有并网点接通，则交直流微电网并网运行。
2.根据权利要求1所述的一种交直流微电网，其特征在于，所述交流线路为2个，2个交流线路分布在直流线路两端；或者，所述交流线路为3个，3个交流线路围绕直流线路圆周分布。
3.基于权利要求1-2任一项所述的一种交直流微电网的功率分散控制方法，其特征在于，包括以下过程：
响应于没有接收到并网点控制信号，依据设定的各换流器的有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制；
响应于接收到并网点控制信号，依据换流器各自负荷占比相应分配的有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制。
4.根据权利要求3所述的一种适用于上述的交直流微电网的功率分散控制方法，其特征在于，若所述接收到并网点控制信号数量为1，则将此并网点控制信号对应的并网点接通，交直流微电网并网运行；
若所述接收到并网点控制信号数量为多个，则选择出响应正确率最高的并网点控制信号获得优先控制权，将有优先控制权的并网点控制信号对应的并网点接通，交直流微电网并网运行。
5.根据权利要求3所述的一种适用于上述的交直流微电网的功率分散控制方法，其特征在于，所述有功功率和无功功率参考值计算过程为：
第i个换流器的有功功率参考值为
Figure FDA0003151783540000021
无功功率参考值为
Figure FDA0003151783540000022
其中，P∑是微电网所有有功功率的总和，Q∑是微电网所有无功功率的总和，均可由潮流计算得到；Load∑为n个换流器总负荷，
Figure FDA0003151783540000023
Loadi为第i个换流器的负荷。
6.根据权利要求3所述的一种适用于上述的交直流微电网的功率分散控制方法，其特征在于，所述对各换流器进行功率分散控制的过程为：
采集直流线路电压Udc和直流电压Idc，计算得到有功功率P；
采集交流线路电压uabc和交流线路电流iabc，计算得到视在功率S和无功功率Q；
根据视在功率S和有功功率P，计算得到视在功率偏差ΔS；根据参考有功功率参考值Pref和有功功率P，计算得到电压偏差ΔUdc；
根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref；
根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq；
依据电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq，经PWM后对各个换流器就地控制。
7.根据权利要求6所述的一种适用于上述的交直流微电网的功率分散控制方法，其特征在于，所述根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref；包括：
将电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref进行作差得到ΔU＝Udcref-ΔUdc-Udc，将作差结果ΔU经PI控制器后得到d轴电流参考值idref；
将视在功率偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref进行作差得到ΔS’＝Qref-ΔS-Q，将作差结果ΔS’经PI控制器后得到q轴电流参考值iqref。
8.根据权利要求7所述的一种适用于上述的交直流微电网的功率分散控制方法，其特征在于，所述根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq，包括：
将d轴参考电流idref与实际交流线路电流信号iabc的d轴分量id进行作差，将q轴参考电流iqref与实际交流线路电流信号iabc的q轴分量iq进行作差，得到直轴电流差值Δid和交轴电流差值Δiq，分别经过PI比例积分生成直轴电压差值Δud和交轴电压差值Δuq；
id和iq分别通过交叉耦合补偿，产生直轴补偿电压信号ωLid和交轴补偿电压信号ωLiq；
将实际电压信号的d轴分量ud与直轴电压差值Δud、交轴补偿电压信号ωLiq相作差，生成换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod，即Uod＝ud-Δud-ωLiq；
将实际电压信号的q轴分量uq与交轴电压差值Δuq、直轴补偿电压信号ωLid相作差，生成换流器交流侧电压控制信号q轴分量uoq，即Uoq＝uq-Δuq-ωLid。
9.基于权利要求1-2任一项所述的一种交直流微电网的功率分散控制装置，其特征在于，包括：
功率参考值计算模块，用于判断若没有接收到并网点控制信号，设定各换流器的有功功率和无功功率参考值；若接收到并网点控制信号，依据换流器各自负荷占比计算相应分配的有功功率和无功功率参考值；
以及，功率分散控制模块，用于依据有功功率和无功功率参考值对各换流器进行功率分散控制。
10.根据权利要求9所述的一种适用于上述的交直流微电网的功率分散控制装置，其特征在于，所述功率分散控制模块包括：
直流功率计算模块，采集直流线路电压Udc和直流电压Idc，计算得到有功功率P；
交流功率计算模块，采集交流线路电压uabc和交流线路电流iabc，计算得到视在功率S和无功功率Q；
归一化运算作差模块，根据视在功率S和有功功率P，计算得到视在功率偏差ΔS；根据参考有功功率参考值Pref和有功功率P，计算得到电压偏差ΔUdc；
自治运行控制模块，根据电压偏差ΔUdc、采集到的直流电压Udc和直流电压参考值Udcref，计算得到d轴电流参考值idref；根据无功偏差ΔS、无功功率Q和无功功率参考值Qref，计算得到q轴电流参考值iqref；
电流内环控制模块，根据d轴参考电流idref、q轴电流参考值iqref和交流线路电流信号iabc，计算得到换流器交流侧电压控制信号d轴分量uod和q轴分量uoq。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107222121A (zh) * 2017-05-25 2017-09-29 太原理工大学 一种双向功率变换器的自治运行控制方法
CN107425525A (zh) * 2017-08-24 2017-12-01 上海交通大学 多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法
CN108964151A (zh) * 2018-06-29 2018-12-07 中国电力科学研究院有限公司 一种微电网网架结构设计方法及系统
CN109120018A (zh) * 2018-08-31 2019-01-01 华中科技大学 基于一致性迭代算法的混合配电网分布式控制方法及系统
CN112366756A (zh) * 2020-09-25 2021-02-12 河海大学 一种换流器控制系统、换流器控制方法和微电网
KR102244871B1 (ko) * 2020-08-06 2021-04-27 국제전기주식회사 Ｖ／ｆ 드룹 병렬 운전 인버터 이중화 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107222121A (zh) * 2017-05-25 2017-09-29 太原理工大学 一种双向功率变换器的自治运行控制方法
CN107425525A (zh) * 2017-08-24 2017-12-01 上海交通大学 多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法
CN108964151A (zh) * 2018-06-29 2018-12-07 中国电力科学研究院有限公司 一种微电网网架结构设计方法及系统
CN109120018A (zh) * 2018-08-31 2019-01-01 华中科技大学 基于一致性迭代算法的混合配电网分布式控制方法及系统
KR102244871B1 (ko) * 2020-08-06 2021-04-27 국제전기주식회사 Ｖ／ｆ 드룹 병렬 운전 인버터 이중화 장치 및 방법
CN112366756A (zh) * 2020-09-25 2021-02-12 河海大学 一种换流器控制系统、换流器控制方法和微电网

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