[发明专利]一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法

说明书

本发明涉及一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法，对微电网系统中各微网单元建立了具体模型，通过对系统运行划分工作模式并充分考虑各模式下多种扰动的影响，从而实现系统在并离网运行稳态及其相互切换和负荷、发电波动等多种扰动下的稳定运行。本发明依据负载母线电压及具体工况，合理调整控制策略，以实现不同工作模式和工况下系统均能够稳定运行。同时，以电压为控制主体控制各微网单元及微网单元间的协调控制方法，在确保系统稳定运行的基础上避免各微网单元间频繁的功率交换，从而降低了功率损耗。与现有技术相比，降低了变流器功率等级、提高了系统安全性、储能的可靠性并降低了储能系统引发的故障率。

技术领域

本发明涉及一种微电网协调控制方法，尤其是涉及一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法。

背景技术

直流微电网作为连接分布式电源与主网的一种微电网形式，能高效地发挥分布式电源的价值与效益，具备比交流微电网更灵活的重构能力。此外，许多新能源单元具有直流输出形式，且直流系统不存在相位同步、谐波和无功功率损耗等方面的问题，因此近年来直流微电网逐渐得到了人们的重视，对直流微电网的结构、运行模式、控制方法等方面的研究已有突破性的进展。

但是由于微电网中的可控微电源较多，在不同工作模式及外界扰动下，协调各个换流器工作以实现直流微电网的能量管理还需要进行深入的研究。直流微电网功率平衡能够保证直流母线电压的稳定，电压的变化反映功率的波动。

“Distributed Control for Autonomous Operation of a Three-Port AC/DC/DS Hybird Microgrid，Peng Wang，Chi Jin，IEEE Trans.on Industrial Electronics，2014，62(2)：1279-1290”提出一种基于AC/DC/DS三端口功率交换的分层控制方法，较好的实现了微电网的可靠独立运行。然而未对微电网各运行模式及各种扰动下的微电网暂态稳定性做出具体分析，这些可能会对系统的稳定运行和平滑切换造成影响。“

“风电直流微电网的电压分层协调控制，王毅，张丽荣，李和明等，中国电机工程学报，2013，33(4)：16-24”提出风电直流微电网电压分层协调控制策略，各变流器无需相互通信，可简化控制系统结构。然而对变流器的功率等级和调节能力要求较高，这对系统稳定性和安全性是一种挑战。

“多代理系统在直流微电网稳定控制中的应用，郝雨辰，吴在军，都晓波等，中国电机工程学报，2012，32(25)：27-35”构建了层次化多代理系统框架来维持系统不同运行模式下的电压稳定，实现了直流微电网能量分层管理和系统稳定控制。然而系统稳定性严重依赖于通讯性能的好坏，一旦通讯失败，系统运行将会受到严重影响。

“新能源直流微电网的控制架构与层次划分，李武华，顾云杰，王宇翔等，电力系统自动化，2015，33(9)：156-162”融合集中控制和分散控制特点，提出一种直流微电网层次控制架构，能够实现直流微电网的分层次管理。

“Power Electronic Converters in DC Microgrid，Biczel P，Compatibilityin Power Electronics(CPE)，2007：1-6”提出两级控制方法，并对系统中各变流装置进行了分析，从而实现系统的稳定运行，然而未对微电网中各微源建立具体模型。

“A hybrid renewable DC microgrid voltage control，Sun X，Lian Z，Wang B，6th Power Electronics and Motion Control Conference，2009：725-729”利用直流母线电压实现了不同微源间功率的实时分配，并充分考虑了负载变化对系统造成的实际影响，从而维持系统稳定运行。然而对并网转离网运行等暂态过程未作具体分析。

发明内容