[发明专利]一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法

说明书

本发明提供一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法。本发明的协调控制方法充分考虑交、直流子网潮流合理优化分配、稳定运行区域与容量受限等特征，能够适应不同用户的用电需求，并提供虚拟惯性保证系统电压/频率稳定。

技术领域

本发明涉及分布式发电、混合微电网技术领域，更具体地，涉及一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法。

背景技术

分布式发电具有污染少、能源利用率高、安装地点灵活、输配电资源和输电线路损耗小等特有优势，逐渐成为未来大型电网的有力补充和有效支撑，是未来电力系统的发展趋势之一，太阳能光伏发电就是其中一种极具应用前景的分布式发电形式。微电网正是充分利用这些分布式能源的价值和效益，将储能装置、电力电子装置、相关负荷和监控保护汇集而成的一种微型发电系统。

分布式微源输出功率的随机和波动性，一定程度上影响微电网的电能质量。同时，一些分布式交流微源相互连接为微电网时，需经过多级环节的能量转换，也影响微电网的运行效率。因此，在微网中建立直流传输线，连接部分微电源及储能系统而形成的直流子网，有利于各微电源间的优势互补与协调控制，从而提高供电质量、减小对主网的影响。而交流子网和直流子网通过耦合变换器连接形成交直流混合型微电网，将充分发挥直流微电网和交流微电网各自优势；另外还可利用耦合变换器的协调作用，提高微电网效率，改善电能质量。因此，混合型微电网已成为微网技术中一种新的研究方向。

针对混合微电网耦合变换器的协调控制策略方面，目前主要的研究是恒功率控制、电压频率-控制和下垂控制，这些控制策略较易实现，但是没有考虑交直流两侧的电网特性。此外，还有基于标幺化的耦合变换器功率传输控制策略，这种方法收到线路参数的影响，系统惯性小，不具有较高的系统可靠性和鲁棒性。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法。本发明的协调控制方法充分考虑交、直流子网潮流合理优化分配、稳定运行区域与容量受限等特征，能够适应不同用户的用电需求，并提供虚拟惯性保证系统电压/频率稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统，其中，包括交流子网、直流子网、耦合变换器单元、交流负荷和直流负荷，所述交流负荷与所述交流子网连接，所述直流负荷与所述直流子网连接，所述耦合变换器单元通过交流配电母线与所述交流子网连接，所述耦合变换器单元通过直流配电母线与所述直流子网连接，所述交流子网通过交流线路阻抗与交流配电母线连接，所述直流子网通过直流线路阻抗与直流配电母线连接。

进一步的，所述耦合变换器单元包括DC/AC换流器，以及用于控制所述DC/AC换流器的交直流协调控制器，所述交直流协调控制器灵活控制DC/AC换流器以实现交流子网和直流子网有功功率、无功功率的优化分配，保证系统为稳定运行。

进一步的，为了很好地实现直流/交流(DC/AC)电力变换的能力，所述DC/AC换流器采用典型的三相全桥电压型逆变器，其直流侧与直流子网的直流配电母线相连，交流侧与交流子网的交流配电母线相连，所述DC/AC换流器直流侧设有开关管S1-S6。直流配电母线的母线电压表示为V_dc，交流配电母线的母线电压幅值、频率和角度分别表示为V_acm、f_ac和θ_ac。

进一步的，所述交直流协调控制器包括相互电连接的功率计算模块、采样归一化模块、虚拟同步电机控制模块、无功-电压控制模块、参考电压生成模块、电压电流控制模块和PWM调制模块。

本发明还提供一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法，其中，包括如下步骤：