[发明专利]直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制方法

权利要求书

1.一种直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制系统的控制方法，所述的直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制系统包括多台并联的双向变换器、交流侧和控制电路，双向变换器均为LCL滤波的两电平变换器，包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个串联的IGBT管，各相桥臂的中点经LCL滤波器与交流电压源连接；每台双向变换器的输入端并联有一个电容；在N台双向变换器直流端通过线路阻抗接入直流电网，每台双向变换器的各个IGBT管均由控制电路驱动；

所述LCL滤波器的阻尼电阻具有一附加阻值，以抑制LCL滤波器固有的谐振问题；所述控制电路包括保护电路、驱动电路、采样调理电路，采样调理电路连接DSP模块，DSP模块与保护电路双向通信，DSP模块连接驱动电路，驱动电路输出PWM信号驱动桥臂中IGBT管的开通与关断；其特征是：包括：

(1)对每台双向变换器设置三层控制，分别为第一控制层、第二控制层和第三控制层，其中第三控制层则属于信息交换层，通过低带宽通信与第二控制层交换信息；

(2)第一控制层的直流电压外环采集双向变换器直流母线电压信号，经过PI控制器输出一个直流电压偏差值，送到直流电压外环，用于跟踪参考直流电压；交流电流内环采用基于αβ坐标系的闭环控制器，采用PR控制器实时跟踪给定值，控制双向变换器输出功率跟踪给定值；

(3)第二控制层为电流二次控制，通过实时检测双向变换器直流母线电流，与参考值的误差经过PI控制器输出一个直流电压校正值，送到直流电压外环，作为参考直流电压的修正量，使直流母线电压跟踪参考直流电压值，在大电网和混合微网之间形成稳定的电压差，实现混合微网并网功率的稳定传输；

(4)第三控制层通过接收并网端母线总电流以及每台双向变换器直流母线电流，经过直流母线电流估计，求出每台双向变换器直流母线电流的参考值，通过低带宽通信送至第二层控制，作为电流二次控制器的参考电流值；

直流母线电流的参考值估计公式为：

其中，I_dcrefi是第i台双向变换器的并网电流参考值；I_gref是并网端直流母线总电流；N为双向变换器台数；Y_dci为第i台双向变换器的等效导纳，对于N台配置一样的双向变换器并联系统，值为1/N；

直流母线电流估计公式：

其中，I_dcavri是第i台双向变换器的直流母线电流估计值；I_dcj是第j台双向变换器直流母线电流；N为双向变换器台数；K_i为第i台双向变换器的加权系数，对于N台配置一样的双向变换器并联系统，K_i值可设为1。

2.如权利要求1所述的一种直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制系统的控制方法，其特征是：所述采样调理电路采集输入电压源的直流电压、直流电流、LCL滤波器输出的三相电压值大小。

3.如权利要求1所述的一种直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制系统的控制方法，其特征是：所述采样调理电路的采样与转换由DSP模块进行控制，将调理好的模拟信号转换为数字信号；数字信号的处理以及SPWM控制、PWM产生均由DSP模块实现，最终生成的PWM信号送给驱动电路去控制IGBT管的开通与关断。

4.如权利要求1所述的一种直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制系统的控制方法，其特征是：所述双向变换器均包含有直流电压外环、交流电流内环和LCL滤波器电容电流反馈的闭环控制；直流电压外环采集上位机传输的功率值，除以本地直流母线电流实时值，得到直流电压参考值，与电压实时值相比较，通过PI控制器控制，用于稳定直流电压；交流电流内环采用基于αβ坐标系的闭环控制器，采用PR控制器实时跟踪给定值，控制双向变换器输出功率跟踪给定值。

5.如权利要求1所述的一种直流并网的交直流混合微网双向变换器分布式分层控制系统的控制方法，其特征是：所述步骤(2)中，第一控制层包含有直流电压外环、交流电流内环和LCL滤波器电容电流反馈的闭环控制，直流电压外环采集双向变换器直流母线电压信号，经过PI控制器输出一个直流电压偏差值，送到直流电压外环，用于跟踪参考直流电压；交流电流内环采用基于αβ坐标系的闭环控制器，采用PR控制器实时跟踪给定值，控制双向变换器输出功率跟踪给定值；LCL滤波器电容电流反馈环通过反馈LCL滤波器电容电流，乘以反馈系数，抑制LCL滤波器固有的谐振问题。