模式下，非重要负载变 换器化C工作在正常模式下；
[0036] 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；
[0037] 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，将储能单元邸S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；
[003引步骤四、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;
[0039] 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；
[0040] 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；
[0041] 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。
[0042] 本实施方式所述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的基础上实现系统离、并网运行模式 的统一控制。
[0043] 本实施方式中，直流微电网系统中各单元的运行状态具体为；光伏发电单元DGs 可工作在最大功率跟踪和恒压下垂两个模式，并网变换器GCC可工作在并网逆变和并网整 流及限流模式，储能单元BEs可工作在充电、放电及限流模式，非重要负载变换器化C可工 作在额定功率和降功率两个模式。
[0044] 根据负载的重要性，将负载分为重要负载和非重要负载，如加热、照明等非紧急供 电设备可作为非重要负载；
[0045] 由于直流微电网通过公共直流母线连接至各发电单元和用电单元，那么，直流母 线电压可作为系统运行模式切换的统一判据，当系统运行在不同模式下时，内部各单元可 依照对应控制方法发出或吸收能量，本发明根据系统中的发电单元种类、运行模式特点及 非重要负载，提出带有五种母线电压等级区分度的直流微电网离、并网统一协调控制方法， 下式给出了系统内各单元在不同时段稳态运行时的能量供需关系：
[0046]
【主权项】
1.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，其特征在于，它是通 过以下步骤实现的： 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（BEs)、并网变换器（GCC)和非重要负载变换器（NLC)、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； 步骤二、在确定系统内各单元和变换器的运行状态以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； 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 ; 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 (NLC)工作在正常模式下； 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（NLC)工作在正常模式下； 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（NLC)工作在正常模式下； 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（NLC)工作在正常模式下； 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（NLC)工作在降功率模式下； 步骤三、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（NLC)稳定直流母线电 压应用在系统运行模式V中； 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 ; 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； 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（NLC)的工作状态进行控 制； 步骤七、将步骤六中对光伏发电单元（DGs)、储能单元（BEs)、并网变换器（GCC)和非重 要负载变换器（NLC)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 网状态以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。
2. 根据权利要求1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，其特征在于，步骤六中所述的对光伏发电单元（DGs)的工作状态进行控制的方法具体 为： 当光伏发电单元（DGs)工作在最大功率跟踪模式时，最大功率跟踪控制器（MPPT)获取 当前光伏阵列的电压、电流值后，得到光伏阵列的给定参考电压U%，并与其采样值Upv作差 后送入电压PI调节器进而得到相应PWM信号驱动变换器开关管工作； 当光伏发电单元（DGs)工作在恒压下垂模式时，此时直流母线电压由多个光伏发电单 元共同稳定；在电压闭环控制中加入下垂控制后经过电流限幅后可得到变换器的电流给定 信号。
3. 根据权利要求1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，其特征在于，步骤六中所述的对储能单元（BEs)的工作状态进行控制的方法具体为： 当蓄电池单元工作在充放电状态时，通过电压外环控制储能单元（BEs)的工作状态， 并加入了下垂控制，SOC管理模块用于防止蓄电池过充、过放并参考蓄电池最大充放电功率 设定限流环最大值，SOC管理模块可依照蓄电池SOC状态对充放电进行管理，并在蓄电池单 元运行在限流充放电状态时产生一个电流指令作为电流环给定，同时设置限流环为零，使 电压外环失效。
4. 根据权利要求1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，其特征在于，步骤六中所述的对并网变换器（GCC)的工作状态进行控制的方法具体为： 根据直流母线电压与电压给定值使并网变换器（GCC)工作在逆变和整流两个状态，包 括外环控制和内环控制，外环控制用于稳定直流母线电压，在母线电压高于设定值U^h时， 两者的差值大于〇,并网变换器（GCC)工作在逆变模式；在母线电压低于设定值U #Da时，两 者的差值小于〇,并网变换器（GCC)工作在整流模式；内环为并网电流环，电网电压锁相环 PLL可实时跟踪电网相位、频率，其中限流环可根据变换器的实际容量限制并网变换器单元 并网最大电流并可接收直流微电网系统的限流指令进行限流运行。
5. 根据权利要求1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，其特征在于，步骤六中所述的对非重要负载变换器（NLC)的工作状态进行控制的方法 具体为： 系统运行在模式I至IV时，母线电压高于设定值U^。，非重要负载变换器（NLC)输 出电压稳定在设定值U""。，非重要负载以额定功率运行；当光伏发电单元（DGs)、储能单元 (BEs)和并网变换器（GCC)发出的能量均不足时，直流母线电压降低，此时非重要负载变换 器（NLC)输出功率下降，进而达到维持系统能量平衡的目的，并可将母线电压维持在U^。。
【专利摘要】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，涉及直流微电网控制领域。解决了直流微电网系统中的可控单元较多且分散的问题。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，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。本发明适用于直流微电网的协调控制。
【IPC分类】H02J3-38, H02J3-28
【公开号】CN104810850
【申请号】CN201510178276
【发明人】王卫, 王盼宝, 孟尼娜, 吴炎, 杨旭, 吴辉
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月15日