[发明专利]一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法

说明书

本发明提出一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法，该变换器由交错并联型三端口变换器和全桥DC‑DC变换器级联而成，可实现直流微电网互联变换器的低损耗运行和公共储能接入。进一步，提出互联变换器的功率协调控制方法，该控制方法允许三个端口独立运行，以实现两直流微电网和公共储能之间的潮流控制。所发明的互联变换器及其功率协调控制方法能够平抑系统功率波动，提高系统可靠性和降低运营成本。公共储能端口的并行竞争控制策略使控制变量的过渡更加平滑，避免变换器出现剧烈的暂态变化或震荡，提高控制系统的稳定性。

技术领域

本发明属于直流微电网技术领域，特别是涉及一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法。

背景技术

集成分布式可再生能源、储能系统和各种负载的微电网对于实现碳达峰、碳中和目标和解决环境与能源问题方面具有重要意义。与交流微电网相比直流微电网具有控制简单、损耗低以及电能质量高等优势。单个的直流微电网主要从光伏和风能中获取能源，但光伏和风力发电系统的功率会受到天气条件的影响，具有间歇性和波动性。而将直流微电网互联后，一个微电网中多余的功率可以转移到另一个微电网，反之亦然。通过与相邻的直流微电网分担负荷，减小了由于天气变化引起的可再生能源功率变化的影响，提高了系统的稳定性。同时，微电网互联也能减小单个微电网对储能的需求，降低运营成本。

现有的直流微电网互联变换器中，可分为并联型和串联型两类，其中并联型又可分为隔离型和非隔离型。非隔离型变换器体积小、功率密度高、控制简单，但无电气隔离、仅适合电压等级接近的两微电网互联。而隔离型变换器有利于隔离故障、提高供电可靠性，但变换器额定功率与传输功率相同，成本高。于是有学者提出串联型直流微电网互联变换器，通过在两直流微电网的连接线串联注入调节电压，控制功率流方便，损耗低。

直流微电网互联变换器一般采用两端口或多端口双向DC-DC变换器，其控制策略可以分为三种，即移相角控制、占空比控制和移相角加占空比控制。占空比控制方式简单，但无法实现能量的双向流动。移相角控制可实现能量的双向流动，且对变压器原副边电压差较大情况仍适用，但控制的自由度较少。移相角加占空比控制增加了一个控制自由度，提高了输入电压调节范围，减小了端口间的环流。因此本发明所提联变换器中的交错并联型三端口变换器采用移相角加占空比控制。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提出了一种直流微电网互联变换器及其功率协调控制方法。本发明提出的直流微电网互联变换器为串联型变换器，其输出端口的电压应力低，运行损耗小，有效降低了成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种直流微电网互联变换器，该互联变换器是由交错并联型全桥三端口变换器和全桥DC-DC变换器级联而成；该互联变换器有三个端口，三端口变换器原边输入为端口1，副边集成交错并联Buck-boost为端口3，全桥DC-DC变换器输出为端口2；端口1与微电网1并联，端口2与两微电网连接线串联，端口3与公共储能相连；端口2在两直流微电网间串联注入动态可调电压来实现两直流微电网间的功率传输。

进一步地，直流微电网互联变换器三个端口的工作模式具体为：

(1)端口1：三端口变换器原边的输入形成端口1，并与微电网1的直流母线并联，通过三端口变换器原副边的移相控制，使得端口2＇的电压始终保持在恒定值；所述三端口变换器的第三个端口为端口2＇；

(2)端口2：全桥DC-DC变换器的输出端口与两直流微电网的连接线串联，形成了互联变换器的端口2，端口2的主要功能是在连接直流母线1和直流母线2的线路中产生功率传输所需的电压差；

(3)端口3：互联变换器的端口3由副边集成双向Buck-Boost拓扑电路构成，通过该端口3，公共储能可与互联变换器的端口1交换功率；当两直流微电网的本地储能和微电网之间的功率传输不足以处理多余的功率时，可通过互联变换器对公共储能充电，同样，当两直流微电网有不足功率时，公共储能进行放电，以支持两直流微电网的母线电压。