一種光伏直流微網母線電壓控制方法
2023-06-15 06:10:16
一種光伏直流微網母線電壓控制方法
【專利摘要】本發明針對光伏直流微網母線電壓穩定性問題，提出了一種直流母線電壓分層協調控制方法：第一步，根據光伏陣列輸出功率與負載功率平衡原則，以系統直流母線電壓參考值為閾值，將直流母線電壓分成三層。第二步，分層協調控制：第一層，當Udc1為239.8-242.6V範圍時系統處於孤島運行模式，母線電壓控制採用下垂控制法；第二層，當Udc2為249.6V-252.4V範圍時，系統將切換到併網運行，網側接口處於逆變狀態，通過直接調節併網逆變器輸出電流的d軸分量id來調節Udc2；第三層，當Udc3為259.6-262.2V範圍時，系統進入孤島運行控制，微網與電網分離，仍然採用下垂法來保持母線電壓穩定，但需要增加一個虛擬的輸出阻抗環，實現負載功率的分配。
【專利說明】一種光伏直流微網母線電壓控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明旨在提供一種母線電壓分層協調控制方法，適合應用於低壓的光伏直流微 網，能夠確保在孤島運行和併網運行模式下系統有功功率的平衡和母線電壓的穩定。
[0002]
【背景技術】
[0003] 分層協調控制可以有效地穩定光伏直流微網的母線電壓，提高系統運行的穩定 性，具有非常廣闊的應用前景。2005年第9期的《電網技術》中《變速恆頻雙饋風電機組分 段分層控制策略的研究》一文針對併網後變速恆頻雙饋風電機組的優化運行及其與電網的 協調問題，依據分段分層控制思想，提出了變速恆頻風電機組的併網控制策略，同時依據分 層思想將風電機組電氣部分的控制分為參考值的整定和對參考值的跟蹤兩層控制。2004 年第6期的《高電壓技術》中《電力系統暫態穩定優化分層控制協調算法》一文就電力系統 暫態性能優化問題比較了有限時間和無限時間兩種分層控制算法，提出將分層控制器與 各種PSS相配合以提高控制暫態過程的效果。目前，已有一些文獻針對微電網中母線電壓 的穩定問題提出了相應的控制方法。2013年第4期的《電工技術學報》中《適用於交直流 混合微電網的直流分層控制系統》一文為了改進交直流混合微電網中直流側的母線電壓性 能，提出了直流分層控制系統，以在各接口變換器之間合理分配直流負荷，同時補償下垂控 制帶來的直流母線電壓跌落。該方法僅適用於交直混合型微網，其通用性不強，且需設計多 個子控制器，使得系統成本較高。2010年第7期《電工技術學報》中《不對稱電網故障下直 驅永磁風力發電系統直流母線電壓穩定控制》一文分析了三相不平衡電網電壓下直驅永磁 同步風力發電機組直流母線電壓波動的機理，研究了其穩定控制策略，以提高其在電網不 對稱故障下的低電壓穿越能力。通過將不對稱電壓與電流進行對稱分量法分解，提出了一 種在正負序同步坐標變換下電網正負序電壓分別定向的矢量控制策略，來消除功率傳輸中 的波動分量，以實現在電網發生不對稱故障時穩定直流母線電壓。2013年第4期《中國電 機工程學報》中《風電直流微網的電壓分層協調控制》一文以風電直流微網為例，在分析直 流微網的構成以及各種運行模式的基礎上，提出電壓分層協調控制策略。該方法雖然能較 好的實現母線電壓穩定控制，但僅適用於風電微網，且變流器間可能存在交互影響。
[0004]
【發明內容】
[0005] 本發明針對光伏直流微網的母線電壓穩定控制問題，詳細分析了三個接口控制器 的工作狀態，提出一種新的電壓分層控制方法來維持母線電壓的穩定和系統安全運行，其 網側接口控制器、蓄電池儲能接口變換器、光伏接口變換器控制框圖如圖1、圖2、圖3所示。 具體實施步驟如下： 第一步，根據光伏陣列輸出功率與負載功率平衡原則，以系統直流母線電壓參考值為 閾值，將直流母線電壓分成孤島運行層、孤島轉併網運行層和併網轉孤島運行層； 第二步，進行分層協調控制： 取直流母線電壓的標稱值％。=2 51V，變換器工作切換時電壓模態變化量為標稱值 的3. 9% ;為避免層間切換頻繁，在切換點i/dc;i處採用電壓滯環控制方式，滯環電壓範圍為 1. 5V-2V 第一層，系統處於孤島運行模式，直流母線電壓範圍為239. 8-242. 6V，由下垂控制方 法，根據公式：
【權利要求】
1. 一種光伏直流微網母線電壓控制方法，其特徵在於它包括以下步驟： 第一步，根據光伏陣列輸出功率與負載功率平衡原則，以系統直流母線電壓參考值為 閾值，將直流母線電壓分成孤島運行層、孤島轉併網運行層和併網轉孤島運行層； 第二步，進行分層協調控制： 取直流母線電壓的標稱值％。， 11^為每層控制下母線電壓參考值，其範圍為250V-600V，變換器工作切換時電壓模態 變化量為標稱值的3. 9% ;為避免層間切換頻繁，在切換點i/dc;i處採用電壓滯環控制方式，滯 環電壓範圍為MJm,其範圍為1.5V-2V; 第一層，系統處於孤島運行模式，直流母線電壓範圍為
，此時由下 垂控制可對母線電壓進行調節，使
第二層，當母線電壓持續上升到母線電壓的標稱值時，系統將切換到併網運行，直流母 線電壓範圍為
根據電壓定向矢量控制和功率平衡原則通過直接調節併網逆變 器輸出電流來調節該層母線電壓，其範圍為
第三層，當直流母線電壓繼續上升到母線電壓的標稱值
時，進入 孤島運行控制，為保持母線電壓穩定，增加一個虛擬輸出阻抗，仍然採用下垂控制方法，使 得該層電壓範圍為.
【文檔編號】H02J1/00GK104158169SQ201410207180
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】李聖清, 徐天俊, 張彬, 楊峻, 徐文祥, 曾歡悅, 慄偉周, 唐琪, 袁黎, 白建祥 申請人:湖南工業大學