非重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法

文档序号:8489421阅读:487来源:国知局
非重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及直流微电网控制领域。
【背景技术】
[0002] 微电网具有低碳环保、可控程度高等特点。一方面,微电网将分散的不同种类的分 布式发电组成供电系统并向本地负载进行供电,可W提高分布式发电的利用效率;另一方 面,微电网与大电网之间的能量交换可控,可W减少大量分布式发电分散接入电网产生的 不利影响。根据微电网系统中母线的类型,可W将微电网分为交流母线型、交直流混合母线 型和直流母线型微电网S类。
[0003] 相对于交流微电网,直流微电网结构简单、能源利用效率高,并随着直流用电设备 的日益增多而受到关注。直流微电网运行过程中不存在交流微电网中频率、相位同步问题, 控制相对容易;没有无功功率流动,电能质量好;电力电子转换环节少,系统可靠性高。目 前,直流微电网的协调控制归纳起来主要有主从控制和对等控制两大类。采用主从控制方 式时,一般需要主从控制器间的通信联系,整个系统对主单元有很强的依赖性。采用对等控 制方式时,不需要各单元间的快速通信,系统各单元可实现"即插即用",但各单元的运行模 式需要统一的切换判据。
[0004] 鉴于直流微电网系统中的可控单元较多且分散,为确保其可靠和稳定运行,对不 同工况下W及电网扰动下各单元的协调控制策略还需深入探讨。

【发明内容】

[0005]本发明为了解决直流微电网系统中的可控单元较多且分散的问题,通过母线电压 信息建立系统各单元运行状态切换判据,同时为提高系统的稳定运行区间,提出了一种非 重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法。
[0006] 本发明提出的非重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法是通 过W下步骤实现的:
[0007] 步骤一、确定直流母线电压等级范围,将负载分为重要负载和非重要负载,由光伏 发电单元DGs、储能单元邸S、并网变换器GCC和非重要负载变换器化C、负载组成低压直流 微电网系统,并根据上述各单元和变换器的特点确定各单元和变换器的运行状态;
[000引步骤二、在确定系统内各单元和变换器的运行状态W及直流母线电压等级范围 后,将直流母线电压在设定值的基础上分为五个不同电压等级,分别对应五个系统运行模 式,并在每个电压等级下选定一个单元或变换器进行稳定母线电压调节;
[0009] 所述的五个不同电压等级分别对应的五个系统运行模式为;模式I、模式II、模式III、模式IV和模式V;
[0010] 所述模式I中,光伏发电单元DGs工作在恒压下垂模式下,储能单元BEs工作在限 流充电或停机模式下,并网变换器GCC工作在限流或停机模式下,非重要负载变换器化C工 作在正常模式下;
[0011] 所述模式II中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在限流充电或停机模式下,并网变换器GCC工作在并网逆变模式下,非重要负载变 换器化C工作在正常模式下;
[0012] 所述模式III中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在恒压下垂模式下,并网变换器GCC工作在限流或停机模式下,非重要负载变换器 化C工作在正常模式下;
[0013] 所述模式IV中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在限流充电或停机模式下,并网变换器GCC工作在并网整流模式下,非重要负载变 换器化C工作在正常模式下;
[0014] 所述模式V中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在限流或停机模式下,并网变换器GCC工作在限流或停机模式下,非重要负载变换 器化C工作在降功率模式下;
[0015] 步骤=、将光伏发电单元DGs稳定直流母线电压应用在系统运行模式I中,将并网 变换器GCC稳定直流母线电压应用在系统运行模式II和模式IV中,将储能单元BEs稳定 直流母线电压安排在系统运行模式III中,将非重要负载变换器化C稳定直流母线电压应 用在系统运行模式V中;
[0016] 步骤四、确定系统五个运行模式的离、并网状态,在系统并网模式中,并网变换器GCC在系统运行模式I、模式II和模式III进行并网逆变,在系统运行模式III、模式IV和 模式V进行并网整流,系统离网模式则包括模式I、模式III和模式V;
[0017] 步骤五、确定系统五个运行模式的切换关系,其中,系统运行模式I与模式II相互 切换,模式III分别与模式I、模式II、模式IV和模式V相互切换,模式V与模式IV相互切 换;
[0018] 步骤六、根据步骤二中确定的各单元和变换器的运行状态,分别对光伏发电单元DGs、储能单元BEs、并网变换器GCC和非重要负载变换器化C的工作状态进行控制;
[0019] 步骤走、将步骤六中对光伏发电单元DGs、储能单元邸S、并网变换器GCC和非重要 负载变换器化C的工作状态进行控制的方法按照步骤四所述的五个运行模式的离、并网状 态W及步骤五所述的五个运行模式的切换关系应用到直流微电网系统中。
[0020] 有益效果;本发明提出的直流微电网协调控制方法通过不同等级的直流母线电压 建立系统各单元运行模式的统一切换判据,其目的是在不采用高速通讯线的前提下实现直 流微电网的快速协调控制,并在加入非重要负载连续可调控制的基础上实现系统离、并网 运行模式的统一控制;即使交流电网发生故障,系统也可自动切换到相应的离网运行模式, 同时,在系统内能量不足时通过非重要负载降功率操作使负载变换器参与到稳定直流母线 电压的环节中,不仅增加了系统的灵活性,也提高了系统稳定运行区间。
【附图说明】
[0021] 图1为【具体实施方式】一中步骤二和步骤四所述的将直流母线电压在设定值的基 础上分为五个不同电压等级的系统母线电压及系统离、并网运行模式示意图;
[0022] 图2为【具体实施方式】一中步骤五所述的五个系统运行模式切换关系示意图;
[0023] 图3为【具体实施方式】二所述的光伏发电单元DGs的工作状态控制方法框图;其中, Upv和IPV分别为光伏阵列的输出电压和电流,U%为MPPT控制器产生的光伏阵列参考给定 电压,Ud济IDCD分别为直流母线电压和光伏发电单元变换器输出电流,Ut。。和I>DeD分别为光 伏发电单元变换器给定参考电压和给定参考电流,K为下垂控制系数,CVD表示恒压下垂模 式。
[0024] 图4为【具体实施方式】S所述的储能单元邸S的工作状态控制方法框图;其中,Udc 和Idcc分别为直流母线电压和储能单元变换器母线侧输出/输入电流,ICK和Itecs分别为 储能单元中蓄电池侧输出/输入电流和给定参考电流值,护D。为储能单元变换器给定参考 电压,K为下垂控制系数。
[0025] 图5为【具体实施方式】四所述的并网变换器GCC的工作状态控制方法框图;其中,Udc 为直流母线电压,护dch和U>Da分别为直流母线电压参考上限和下限值,Sin 0为化L同步正 弦信号,为并网变换器电压外环产生的电流内环幅值参考信号,为经过化L同步后 的正弦电流给定参考信号,i。。为并网变换器交流电网侧电流,U。。为交流电网电压,P化为 电网电压锁相环。
[0026] 图6为【具体实施方式】五所述的非重要负载变换器化C的工作状态控制方法框图; 其中,也为直流母线电压,U济U^^分别为非重要负载变换器输出电压和输出电压参考给定 值,I。和r。分别为非重要负载变换器输出电流和输出电流参考给定值,为非重要负载 变换器母线侧输入电压给定参考值。
[0027] 图7-图9均为本发明所述的非重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调 控制方法的仿真验证结果;Ud。为直流母线电压,Pdu为第一台光伏发电单元发出的功率,PdC2 为第二台光伏发电单元发出的功率,PcK为储能单元发出或吸收的功率,P。。。为并网变换器 发出或吸收的功率,町。ad为负载消耗功率,其中,图7中模拟仿真了模式I、模式II和模式 III的运行状态,图8中模拟仿真了模式III、模式IV和模式V的运行状态,图9中模拟仿 真了模式I、模式III和模式V的运行状态。
【具体实施方式】
[002引【具体实施方式】一、结合图1和图2说明本【具体实施方式】,本【具体实施方式】所述的非 重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法是通过W下步骤实现的:
[0029] 步骤一、确定直流母线电压等级范围,将负载分为重要负载和非重要负载,由光伏 发电单元DGs、储能单元邸S、并网变换器GCC和非重要负载变换器化C、负载组成低压直流 微电网系统,并根据上述各单元和变换器的特点确定各单元和变换器的运行状态;
[0030] 步骤二、在确定系统内各单元和变换器的运行状态W及直流母线电压等级范围 后,将直流母线电压在设定值的基础上分为五个不同电压等级,分别对应五个系统运行模 式,并在每个电压等级下选定一个单元或变换器进行稳定母线电压调节;
[0031] 所述的五个不同电压等级分别对应的五个系统运行模式为;模式I、模式II、模式 III、模式IV和模式V;
[003引所述模式I中,光伏发电单元DGs工作在恒压下垂模式下,储能单元BEs工作在限 流充电或停机模式下,并网变换器GCC工作在限流或停机模式下,非重要负载变换器化C工 作在正常模式下;
[0033] 所述模式II中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在限流充电或停机模式下,并网变换器GCC工作在并网逆变模式下,非重要负载变 换器化C工作在正常模式下;
[0034] 所述模式III中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在恒压下垂模式下,并网变换器GCC工作在限流或停机模式下,非重要负载变换器 化C工作在正常模式下;
[0035] 所述模式IV中,光伏发电单元DGs工作在最大功率跟踪或停机模式下,储能单元 BEs工作在限流充电或停机模式下,并网变换器GCC工作在并网整流
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