[发明专利]面向能源互联网交直流混合微网协调优化控制方法及系统

权利要求书

1.一种面向能源互联网交直流混合微网协调优化控制系统，其特征在于，包括多个子微网，每个子微网均由两个连接交流母线和直流母线的接口变换器组成，储能电池和直流负载直接连接于直流母线，交直流混合微网群的本地负载连接于PCC点，子微网并网运行时，PCC点的电压由大电网电压决定，当开关CB2断开时，子微网由并网运行模式转到孤岛运行方式。

2.根据权利要求1所述的面向能源互联网交直流混合微网协调优化控制系统，其特征在于，每个子微网内通过两个接口变换器的协调控制实现直流母线和交流母线间的能量交互，其中，接口变换器Ⅰ采用电流控制闭环，接口变换器Ⅱ采用基于自适应虚拟阻抗的电压控制闭环，根据两个接口变换器的功率偏差作为接口变换器Ⅱ虚拟阻抗的自适应整定参考。

3.根据权利要求1或2所述的面向能源互联网交直流混合微网协调优化控制系统，其特征在于，还包括交流负载、光伏发电、风力发电，交流负载、光伏发电、风力发电接在直流母线或者接在交流母线。

4.一种面向能源互联网交直流混合微网协调优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：制定接口变换器Ⅰ的本地控制策略，采用功率外环控制、电流外环控制策略和电流内环控制策略相结合的策略，包括如下小步：

第一步：功率外环控制的控制策略为：

其中，I_ref,c1(α)和I_ref,c1(β)是αβ坐标系下变换器1的外环电流参考值；下标c1表示变换器1的变量，下标αβ是αβ坐标系下的变量；P_c1和Q_c1为变换器1的输出有功和无功功率；P_ref,c1和Q_ref,c1为变换器1的参考有功和无功功率；k_p,PQ,c1和k_i,PQ,c1为功率外环控制器的比例系数和积分系数；V_fpos,c1(α)和V_fpos,c1(β)为变换器1输出电容电压在αβ坐标系下的基波正序分量；

第二步：电流外环控制策略为：

其中，I_{ref,inv,c1(α)}和I_{ref,inv,c1(β)}是αβ坐标系下变换器1的内环电流参考值；下标c1表示变换器1的变量，下标αβ是αβ坐标系下的变量；I_c1(α)和I_c1(β)为αβ坐标系下变换器1的外环输出电流；k_p1,I,c1和k_i1,I,c1为电流外环控制器的比例系数和积分系数；

第三步：电流内环控制策略为：

其中，V_{ref,out,c1(α)}和V_{ref,out,c1(β)}是αβ坐标系下变换器1的PWM电压参考值；下标c1表示变换器1的变量，下标αβ是αβ坐标系下的变量；I_inv,c1(α)和I_inv,c1(β)为αβ坐标系下变换器1的内环输出电流；k_p1,I,c1和k_i1,I,c1为电流内环控制器的比例系数和积分系数；

步骤二：制定接口变换器Ⅱ的本地控制策略，采用下垂控制外环、基于自适应虚拟阻抗的电压控制策略和电流内环控制策略相结合的策略，包括如下小步：

第一步：下垂控制外环采用有功-频率、无功-电压下垂特性，其原理公式为：

ω_ref,c2＝ω^*+D_P(P_ref,c2-P_c2)

其中，ω^*为电网额定角频率；ω_ref,c2为参考角频率；E^*为电网电压额定幅值；E_ref,c2为参考输出电压幅值；P_c2和Q_c2为变换器2的输出有功和无功功率；P_ref,c2和Q_ref,c2为变换器2的参考有功和无功功率；D_P为有功下垂控制的比例系数；D_q和k_iq为无功下垂控制的比例系数和积分系数；k_iq在并网运行模式下用于无功功率的零稳态误差跟踪，当切换到孤岛运行模式时设置为零；

综上，变流器2在αβ坐标系下的下垂控制输出电压参考表示：

V_{ref,droop,c2(αβ)}＝E_ref,c2sin(ω_ref,c2t)；

第二步：基于自适应虚拟阻抗的电压控制策略：采用谐波虚拟阻抗和负序虚拟阻抗，变流器2在αβ坐标系下的外环参考电压为：

V_ref,c2(αβ)＝V_{ref,droop,c2(αβ)}-ΔV_{fpos,c2(αβ)}-ΔV_{fneg,c2(αβ)}-ΔV_h,c2(αβ)

其中，V_ref,c2(αβ)为变流器2在αβ坐标系下的外环参考电压；ΔV_{fpos,c2(αβ)}为变流器2在αβ坐标系下基波正序电压偏差；ΔV_{fneg,c2(αβ)}为变流器2在αβ坐标系下负序基波电压偏差；ΔV_h,c2(αβ)为变流器2在αβ坐标系下谐波电压偏差；

其中，R_{v_fpos}和L_{v_fpos}为正序基波虚拟电阻和正序基波虚拟电感；I_{fpos,c2(αβ)}和为变换器2在αβ坐标系下的正序基波线电流及其共轭部分；R_{v_fneg}和L_{v_fneg}为负序基波虚拟电阻和负序基波虚拟电感；I_{fneg,c2(αβ)}和为变换器2在αβ坐标系下的负序基波线电流及其共轭部分；R_{v_k}和L_{v_k}为变换器2在谐波次数k下的虚拟电阻和虚拟电感；I_k,c2(αβ)和为变换器2在谐波次数k下的谐波电流；

其中，I_{ref,inv,c2(α)}和I_{ref,inv,c2(β)}是αβ坐标系下变换器2的内环电流参考值；下标c2表示变换器2的变量，下标αβ是αβ坐标系下的变量；V_c2(α)和V_c2(β)为αβ坐标系下变换器2的外环输出电流；k_p1,V,c2和k_i1,V,c2为电压外环控制器的比例系数和积分系数；

第三步：电流内环控制策略为：

其中，V_{ref,out,c2(α)}和V_{ref,out,c2(β)}是αβ坐标系下变换器2的PWM电压流参考值；下标c2表示变换器2的变量，下标αβ是αβ坐标系下的变量；I_inv,c2(α)和I_inv,c2(β)为αβ坐标系下变换器2的内环输出电流；k_p2,I,c2和k_i2,I,c2为电流内环控制器的比例系数和积分系数。