交直流互联变流器双向自适应控制方法与流程

本发明涉及微电网，特别涉及交直流互联变流器双向自适应控制方法。

背景技术：

1、微电网是解决分布式电源直接接入电网所引起的一系列问题的有效手段。但是受其体量和惯性所限，单一微电网对可再生能源的消纳能力及应对其波动性的能力仍有待提高。交直流混合微网继承了交流微电网和直流微电网的优势，不仅满足各类交直流电源和负荷的接入要求，同时交直流子微网间还可功率互济、相互支撑，大大提高了微网运行可靠性和灵活性。

2、交直流互联变换器(ac/dc interlinking converter,ac/dc ic)是交直流混联微网互联的关键设备。作为联系交直流微网的桥梁，互联变流器协调控制交直流微电网，起到双向功率互济、优化稳定的效果，设计合适的互联变换器控制策略成为交直流混合微电网发展过程中的一项重要研究内容。现有控制方法中，主从控制方法是变换器常用的控制方法，然而主从控制模式对于通信系统的依赖大大降低了运行可靠性。对等控制方法由于其不依赖通信系统而被广泛研究，交流微网的可控分布式电源(distributed generation,dg)采用p-f下垂控制，维持微网频率稳定，直流微网的可控dg采用p-udc下垂控制，维持微网直流电压稳定。互联变流器需对交流微网频率和直流微网电压同时调节，才能实现功率的双向流动，然而部分现有技术传统只考虑单侧量的有功下垂方法，不能适用于交直流双向控制。

3、相关学者提出了能够对频率和直流电压同时进行调节的双向控制策略。

4、如loh p c，li d，chai y k，et al.autonomous operation of hybridmicrogrid with ac and dc subgrids[j].ieee transactions on power electronics，2013，28(5)：2214-23；以及施静容,李勇,王姿雅,等.交直流混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略[j].电力自动化设备,2018,38(11):107-13.中公开的技术，提出标幺化处理的方法，统一交流侧与直流侧的下垂特性，从而实现交直流功率调节。

5、又如，朱永强，贾利虎，蔡冰倩，等.交直流混合微电网拓扑与基本控制策略综述[j].高电压技术，2016，42(9):2756-2767.中公开的技术，建立虚拟惯性和虚拟电容之间的耦合关系，推导出频率和直流电压平方的下垂关系，从而设计互联变流器控制方法；然而上述文献没有深入讨论交流频率与直流电压之间的调控优先级问题。

6、当交直流互联微网发生扰动后，交流频率和直流电网的调控往往存在矛盾。当变流器处于逆变模式时调节交流频率时，直流微网向交流微网传输能量，改善频率动态响应然而却会恶化直流电压动态响应。

7、反之亦然，过度的能量传输会导致一侧的性能变差，甚至失稳。

8、因此，根据扰动程度，如何实现互联变流器自适应传输功率，兼顾交直流侧的动态性能，实现多场景下互联变流器的优化控制成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供交直流互联变流器双向自适应控制方法，实现的目的是能够实现互联变流器自适应传输功率，兼顾交直流侧的动态性能，实现多场景下互联变流器的优化控制。

2、为实现上述目的，本发明公开了交直流互联变流器双向自适应控制方法，用于控制互联式交直流混联微网中的交直流互联变换器，包括如下步骤：

3、步骤1、采集交直流互联变换器的频率f和直流侧电压udc；

4、步骤2、计算不平衡度e,具体公式如下：

5、

6、其中，fmax和fmin分别为交流子微网允许的最大、最小频率；

7、udcmax和udcmin分别为直流子微网允许的最大、最小电压；

8、步骤3、判断不平衡度的变化率的绝对值与阈值常数m之间的关系；

9、步骤4。根据与阈值常数m之间的关系，计算统一下垂系数k，计算公式具体如下：

10、

11、其中，k0为常数；m为常数系数；

12、步骤5、根据统一下垂系数k计算所述交直流互联变换器ic输出的有功功率p，并将p发送给所述交直流互联变换器，作为所述交直流互联变换器工作的数据，具体公式如下：

13、p＝p0-k·e；

14、其中，p0为额定工况下所述交直流互联变换器ic的输出功率。

15、优选的，常数系数m、常数k0和阈值常数m的取值方法如下：

16、设置源荷比γ，所述源荷比γ为所述互联式交直流混联微网中电源和负载功率的比值；

17、当0.5≤γ≤2时，m为0.2，k0为0.5，m为0.5；

18、当γ>2或γ<0.5时，m为0.1，k0为1，m为1。

19、本发明的有益效果：

20、本发明提出了交直流不平衡度，根据交直流不平衡度可以直观判断出交直流暂态性能的相对差别，根据该不平衡的双向控制可以同时兼顾交流频率和直流电压的调控，并根据不平衡度自动双向传输功率，无需传统方法的控制方法的切换，无切换冲击。

21、本发明提出了双向自适应控制方法，该方法采用随不平衡度自适应变化的控制方法，解决了固定下垂系数取值不利于交流频率和直流电压双向调节暂态性能，该方法无需通信，可以自适应交直流两侧的工况调控，优化交直流调控整体性能。

22、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.交直流互联变流器双向自适应控制方法；其特征在于，用于控制互联式交直流混联微网中的交直流互联变换器，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的交直流互联变流器双向自适应控制方法，其特征在于，常数系数m、常数k0和阈值常数m的取值方法如下：

技术总结
本发明公开了交直流互联变流器双向自适应控制方法，用于控制互联式交直流混联微网中的交直流互联变换器，包括如下步骤：1、采集交直流互联变换器的频率f和直流侧电压U<subgt;dc</subgt;；步骤2、计算不平衡度e；3、判断不平衡度的变化率的绝对值与阈值常数M之间的关系4、根据与阈值常数M之间的关系，计算统一下垂系数K；5、根据统一下垂系数K计算所述交直流互联变换器DG输出的有功功率P，并将P发送给所述交直流互联变换器，作为所述交直流互联变换器工作的数据。本发明的应用能够实现互联变流器自适应传输功率，兼顾交直流侧的动态性能，实现多场景下互联变流器的优化控制。

技术研发人员：王晓雯,顾辰方,李亦农,陈博,仇成,王骏,张景明
受保护的技术使用者：上海电力设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15