[发明专利]一种交直流双向功率变换控制方法

说明书

本发明公开了一种交直流双向功率的变换控制方法，步骤：1)在三相电压源型变换器基础上串联一个工作在Buck模式下的DC/DC双向变换器作为交直流双向功率变换器拓扑结构；2)对交直流双向功率变换器设计控制结构，其中三相电压源型变换器采用电压外环，电流内环的双闭环控制结构，Buck变换器也采用双闭环结构；3)利用交直流双向功率变换器直流输出侧的下垂特性，对传统的下垂控制进行改进，根据直流微电网母线电压判断系统的运行状态，实现交直流双向功率变换器在整流、逆变及停机3种工作模式间的切换。本发明避免直流母线电压在额定值附近小范围波动时，引起的电力电子开关不必要的频繁动作；可在整流、逆变和停机模式中自由切换，不需额外的控制信号。

技术领域

本发明属于智能电网领域，特别涉及一种交直流双向功率变换控制方法。

背景技术

随着能源需求和环境问题的日益严峻，以可再生能源为主的分布式发电技术得到了重视，为更好地协调大电网与分布式发电系统之间存在的矛盾，微电网应运而生，目前微电网组网方式分为直流微电网、交流微电网和交直流混合微电网3种，随着直流微源(如光伏、储能等)和直流负荷(计算机、空调、电动汽车等)的大量接入，直流微电网成为了分布式电源并网组网的发展趋势。

研究直流微电网的重点和难点在于如何在微电网系统运行中维持母线电压的稳定，保证系统功率的平衡，同时提高微电网电能质量，减小系统谐波和损耗。目前国内针对直流微电网的研究重点在于电压等级的划分、直流微电源的协调控制、储能装置充放电对系统的影响等方面，而针对直流微电网系统并网控制的研究还很少。

对于直流微电网的并网接口来说，并网接口连接直流微电网和大电网，应具备双向功率流动能力，不仅大电网可以给直流微电网提供能量，当直流微电网内电能过剩时，也可以向大电网输送能量，提高能源的利用率，所以交直流双向功率变换器一方面应控制并网电流为稳定的高质量的正弦波，并且保持并网电流与大电网电压同频同相，保证并网电流电能质量满足并网标准，另一方面能稳定直流母线电压，为直流微电网提供高品质的电力输出，因此，本发明提出了一种交直流双向功率变换控制方法。

发明内容

本发明的目的是实现直流微电网与大电网能量之间的双向交换，保证直流侧能稳定直流母线电压，交流侧电流满足并网标准，同时避免直流母线电压在额定值附近小范围波动时，电力电子器件不必要的开关动作引起的谐波和系统损耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种交直流双向功率变换控制方法，包括以下步骤：

步骤一、在三相电压源型变换器(VSC)基础上串联一个工作在Buck模式下的DC/DC双向变换器作为交直流双向功率变换器的拓扑结构。

步骤二、对交直流双向功率变换器设计控制结构，其中三相电压源型变换器(VSC)采用电压外环，电流内环的的双闭环控制结构，Buck变换器也采用双闭环结构。

步骤三、利用交直流双向功率变换器直流输出侧的下垂特性，对传统的下垂控制进行改进，根据直流微电网母线电压判断系统的运行状态，实现交直流双向功率变换器在整流、逆变及停机3种工作模式间的切换。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)三相电压源型变换器(VSC)串联一个Buck变换器的交直流双向功率变换器拓扑结构可以实现功率的双向流动，交流侧单位功率因数的电流控制。(2)三相电压源型变换器(VSC)串联一个Buck变换器的交直流双向功率变换器拓扑结构能在负载突变或大电网中电压出现不平衡的情况下，使得直流母线电压依然能够保持稳定。(3)三相电压源型变换器(VSC)串联一个Buck变换器的交直流双向功率变换器拓扑结构，能使得输出的直流母线电压范围更大。(4)本发明采用的控制方法可以在整流、逆变和停机模式中自由切换，不需额外的控制信号，自主决定运行方式，且不必计算相应下垂系数。(5)本发明采用的控制方法避免直流母线电压在额定值附近小范围波动时，引起的电力电子开关不必要的频繁动作。

附图说明