[发明专利]一种微网群架构及其自主协调控制方法

权利要求书

1.一种微网群架构自主协调控制方法,所述微网群架构包括交流子网、直流子网、PEU和EP，PEU是功率交换单元，EP为能量池；所述交流子网、直流子网包括依次连接的分布式电源、电力电子变换器以及负荷；所述PEU包括多个AC/DC变换器和DC/DC变换器，且所有交、直流子网都通过PEU与EP进行功率交换；所述EP由多个连接储能电池的双向DC/DC变换器并联而成；其特征在于，包括自适应功率交换系数的PEU功率协调控制方法和EP分层协调控制方法；

所述自适应功率交换系数的PEU功率协调控制方法包括以下步骤：

1)在每个采样周期的起始点，分别对PEU中第n台AC/DC变换器的三相输出电压u_abc,n、三相输出电流i_abc,n，第m台DC/DC的直流输出电压u_dc,m、输出电流i_dc,m进行采样；

2)将上述三相输出电压u_abc,n传送至数字锁相环PLL，计算得到当前相角θ_n、频率f_n和电压幅值U_ac,n；

3)将步骤1)和2)所得的u_dc,m和f_n进行标准化，分别得到标准化后的直流电压u′_dc,m和频率f_n′，具体计算公式如下：

其中f_max、f_min分别为交流子网运行频率所能取的最大值和最小值；u_dc,max、u_dc,min分别为直流子网母线电压所能取的最大值和最小值；

4)根据步骤3)所得u′_dc,m、f_n′和EP的总剩余容量SOC_sum分别计算PEU中第n台AC/DC变换器和第m台DC/DC变换器的自适应有功功率交换系数k_ac,n和k_dc,m，具体计算公式如下：

式中，k_init为初始有功功率交换系数，由各子网的容量决定；τ为幂系数，用来决定u′_dc,m、f_n′在PEU的有功功率交换控制中的权重，本发明τ取值为2；α为底数，用来决定EP的总剩余容量在PEU的有功功率交换控制中的权重，本发明α取值为1.5；SOC_low为总剩余容量的下限阈值，SOC_up为总剩余容量的上限阈值；

5)根据步骤4)所得k_ac,n和k_dc,m分别计算PEU中第n台AC/DC变换器和第m台DC/DC变换器所需交换的有功功率P_ac,n，P_dc,m，计算公式如下：

式中，f_th′、u′_dc,th分别为PEU中AC/DC和DC/DC的有功功率交换启动阈值；

6)根据步骤2)所得电压幅值U_ac,n计算PEU中第n台AC/DC变换器所需交换的无功功率Q_n，具体计算公式如下：

Q_n＝k_q,n(U_ac,n-U_N,ac)；

式中：k_q,n为无功功率交换系数；U_N,ac为交流子网额定工作相电压幅值；

7)根据步骤5)和6)得到的P_ac,n，Q_n和P_dc,m分别计算PEU中第n台AC/DC变换器电流参考指令和第m台DC/DC变换器的电流参考指令具体计算公式如下：

8)对参考电流进行准谐振PR控制，得到PEU中第n台AC/DC的驱动信号用来驱动AC/DC变换器；再对参考电流进行PI控制，得到PEU中第m台DC/DC变换器的驱动信号用来驱动DC/DC变换器；

所述EP分层协调控制方法包括以下步骤：

1)在每个采样周期的起始点，分别对EP中第k台双向DC/DC变换器的电感电流i_bat,k和EP的直流母线电压u_EP进行采样；

2)将母线电压u_EP与给定值u_ref相比较，再将电压误差送入PI控制器，得到维持EP电压稳定所需补偿的总功率，再将其平均分配到各储能电池，得到各储能电池功率指令的补偿值δ_P，用来微调第一层控制所需的功率指令，从而达到稳定EP直流母线参考电压的效果，具体计算公式如下：

式中，G_PI(s)为PI控制器的传递函数；

3)根据PEU中第n台AC/DC变换器和第m台DC/DC变换器所需交换的有功功率P_ac,n，P_dc,m和第k组储能电池的额定容量S_N,k，剩余容量SOC_k计算第k台双向DC/DC变换器变换器的需要吸收或者释放的功率P_bat,k，具体计算公式如下：

式中：P_ac,j，P_dc,j分别为第j台AC/DC变换器和第j台DC/DC变换器所需交换的有功功率；SOC_i为第i组电池的剩余容量；

4)根据P_bat,k和δ_P计算第k台双向DC/DC变换器的电流参考值i^*_ref，k，具体计算公式如下：

5)将电感电流i_bat,k与电流参考值i^*_ref,k相比较，然后将电流误差送入PI控制器，再将其输出送入PWM调制器，得到触发脉冲，用来驱动双向DC/DC变换器。