[发明专利]一种双向功率变换器双模式并网控制策略

说明书

本发明涉及交直流母线接口变换器的控制技术领域。一种双向功率变换器双模式并网控制策略，适用于该策略的交直流母线接口变换器的电路中，直流母线正负极P、N通过双向功率变换器直流侧并联电容C_dc与双向功率变换器直流侧相连，双向功率变换器为6个IGBT组成的双向功率变换器，双向功率变换器交流侧通过双向功率变换器交流侧滤波电感L和双向功率变换器交流侧滤波电容C连接至PCC点，PCC点一方面为本地交流负荷进行供电，另一方面通过配电网网侧阻抗Z_g与配电网母线连接进行功率交换。本发明的有益效果是针对双向功率变换器通常只考虑配电网为强电网情况下的控制策略，本发明考虑了双向功率变换器在弱电网下的应用。

技术领域

本发明涉及交直流母线接口变换器的控制技术领域。

背景技术

交直流混合微电网可以有效整合风、光、储等多种分布式能源，解决可再生能源的消纳问题成为目前的研究热点。对于交直流混合微电网而言，研究连接交流母线和直流母线的AC/DC双向功率变换器控制策略对交直流系统功率交互，维持母线电压、频率稳定，实现电能质量治理，提升系统的稳定性具有重要的意义。当交直流混合微电网并网运行时，目前已有控制策略均是将电网看做理想模型进行设计，配电网电压、频率基本不变。但随着高密度分布式电源接入，系统惯性水平持续下降，公共连接点(PCC)电压、频率稳定性问题显著，电网逐渐呈现弱电网工况。因此研究AC/DC双向功率变换器在并网模式下发生弱电网工况时的控制策略十分必要。目前，已有大量文献针对弱电网工况从不同方面进行定义与分析。例如，文献“Impact of short-circuit ratio and phase-locked-loop parameterson the small-signal behavior of a VSC-HVDC converter”引入短路比(Short circuitratio，SCR)定义系统强、弱电网的变化，用于分析变换器并网系统的相对强度和稳定性。文献“基于基波阻抗辨识的短路比测量方法”提出了一种基于基波阻抗的测量方法，利用基波阻抗和并网系统短路比之间的关系，在线测量得到系统的短路比。文献“StabilityImprovement for Three-Phase Grid-Connected Converters Through ImpedanceReshaping in Quadrature-Axis”表明系统运行在电流型控制策略时，电网强度很弱的情况下系统极点仍趋于单位圆，稳定裕度与快速性不足。文献“虚拟同步发电机接入弱电网的序阻抗建模与稳定性分析”验证了虚拟同步控制策略在并网系统弱电网工况或者高渗透率新能源发电下依旧可以稳定运行且无锁相环的约束。文献“电池储能变换器弱电网运行控制与稳定性研究”研究了电压型与电流型两种控制方式的稳定裕度与电网强弱的关系并得出结论：弱电网环境下电流型控制策略容易引起系统振荡，电压型控制策略可以稳定运行。专利“CN201910261338.5”基于短路比辨识、电流源型控制策略和电压源型控制策略等内容提出一种双模式控制策略可实现逆变器并网模式下发生弱电网工况时的稳定运行，并在专利“CN201911308959.0”做了进一步的改进。

综合以上文献，现有的双向功率变换器存在以下不足：

在考虑交直流混合微电网并网运行的问题时，均是将配电网侧看做理想模型进行控制策略设计，缺乏并网模式下发生整流/逆变过程遭遇电网强度变化时的控制策略研究，对进一步的系统惯性缺失问题也缺乏考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：并网运行时，如何在强电网工况/弱电网工况下双向功率变换器均能稳定运行，并且针对弱电网工况下系统惯性缺失的问题进行惯性补偿。