[发明专利]一种微网群架构及其自主协调控制方法

摘要

本发明公开了一种微网群架构及其自主协调控制方法，该架构主要包括交、直流子网、PEU和EP。PEU主要用于协调微网群内各子网与EP的功率交换，使得各子网实现能量互济，并维持各子网内母线电压及频率的稳定；EP主要用于维持PEU直流母线电压稳定运行，并实现对PEU所需交换净功率的合理分配。此外，本发明针对PEU和EP分别提出了自适应功率交换系数的功率协调控制方法和分层协调控制方法，有效的实现了微网群的自主协调控制，本发明可广泛应用于多交、直流微电网互联系统。

主权项

1.一种微网群架构自主协调控制方法,所述微网群架构包括交流子网、直流子网、PEU和EP，PEU是功率交换单元，EP为能量池；所述交流子网、直流子网包括依次连接的分布式电源、电力电子变换器以及负荷；所述PEU包括多个AC/DC变换器和DC/DC变换器，且所有交、直流子网都通过PEU与EP进行功率交换；所述EP由多个连接储能电池的双向DC/DC变换器并联而成；其特征在于，包括自适应功率交换系数的PEU功率协调控制方法和EP分层协调控制方法；所述自适应功率交换系数的PEU功率协调控制方法包括以下步骤：1)在每个采样周期的起始点，分别对PEU中第n台AC/DC变换器的三相输出电压uabc,n、三相输出电流iabc,n，第m台DC/DC的直流输出电压udc,m、输出电流idc,m进行采样；2)将上述三相输出电压uabc,n传送至数字锁相环PLL，计算得到当前相角θn、频率fn和电压幅值Uac,n；3)将步骤1)和2)所得的udc,m和fn进行标准化，分别得到标准化后的直流电压u′dc,m和频率fn′，具体计算公式如下：其中fmax、fmin分别为交流子网运行频率所能取的最大值和最小值；udc,max、udc,min分别为直流子网母线电压所能取的最大值和最小值；4)根据步骤3)所得u′dc,m、fn′和EP的总剩余容量SOCsum分别计算PEU中第n台AC/DC变换器和第m台DC/DC变换器的自适应有功功率交换系数kac,n和kdc,m，具体计算公式如下：式中，kinit为初始有功功率交换系数，由各子网的容量决定；τ为幂系数，用来决定u′dc,m、fn′在PEU的有功功率交换控制中的权重，本发明τ取值为2；α为底数，用来决定EP的总剩余容量在PEU的有功功率交换控制中的权重，本发明α取值为1.5；SOClow为总剩余容量的下限阈值，SOCup为总剩余容量的上限阈值；5)根据步骤4)所得kac,n和kdc,m分别计算PEU中第n台AC/DC变换器和第m台DC/DC变换器所需交换的有功功率Pac,n，Pdc,m，计算公式如下：式中，fth′、u′dc,th分别为PEU中AC/DC和DC/DC的有功功率交换启动阈值；6)根据步骤2)所得电压幅值Uac,n计算PEU中第n台AC/DC变换器所需交换的无功功率Qn，具体计算公式如下：Qn＝kq,n(Uac,n‑UN,ac)；式中：kq,n为无功功率交换系数；UN,ac为交流子网额定工作相电压幅值；7)根据步骤5)和6)得到的P_ac,n，Q_n和P_dc,m分别计算PEU中第n台AC/DC变换器电流参考指令和第m台DC/DC变换器的电流参考指令具体计算公式如下：8)对参考电流进行准谐振PR控制，得到PEU中第n台AC/DC的驱动信号用来驱动AC/DC变换器；再对参考电流进行PI控制，得到PEU中第m台DC/DC变换器的驱动信号用来驱动DC/DC变换器；所述EP分层协调控制方法包括以下步骤：1)在每个采样周期的起始点，分别对EP中第k台双向DC/DC变换器的电感电流ibat,k和EP的直流母线电压uEP进行采样；2)将母线电压uEP与给定值uref相比较，再将电压误差送入PI控制器，得到维持EP电压稳定所需补偿的总功率，再将其平均分配到各储能电池，得到各储能电池功率指令的补偿值δP，用来微调第一层控制所需的功率指令，从而达到稳定EP直流母线参考电压的效果，具体计算公式如下：式中，GPI(s)为PI控制器的传递函数；3)根据PEU中第n台AC/DC变换器和第m台DC/DC变换器所需交换的有功功率Pac,n，Pdc,m和第k组储能电池的额定容量SN,k，剩余容量SOCk计算第k台双向DC/DC变换器变换器的需要吸收或者释放的功率Pbat,k，具体计算公式如下：式中：Pac,j，Pdc,j分别为第j台AC/DC变换器和第j台DC/DC变换器所需交换的有功功率；SOCi为第i组电池的剩余容量；4)根据Pbat,k和δP计算第k台双向DC/DC变换器的电流参考值i*ref，k，具体计算公式如下：5)将电感电流ibat,k与电流参考值i*ref,k相比较，然后将电流误差送入PI控制器，再将其输出送入PWM调制器，得到触发脉冲，用来驱动双向DC/DC变换器。