一種光伏直流微網(wǎng)母線電壓控制方法
【專利摘要】本發(fā)明針對光伏直流微網(wǎng)母線電壓穩(wěn)定性問題，提出了一種直流母線電壓分層協(xié)調(diào)控制方法：第一步，根據(jù)光伏陣列輸出功率與負(fù)載功率平衡原則，以系統(tǒng)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(xié)調(diào)控制：第一層，當(dāng)Udc1為239.8-242.6V范圍時系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行模式，母線電壓控制采用下垂控制法；第二層，當(dāng)Udc2為249.6V-252.4V范圍時，系統(tǒng)將切換到并網(wǎng)運(yùn)行，網(wǎng)側(cè)接口處于逆變狀態(tài)，通過直接調(diào)節(jié)并網(wǎng)逆變器輸出電流的d軸分量id來調(diào)節(jié)Udc2；第三層，當(dāng)Udc3為259.6-262.2V范圍時，系統(tǒng)進(jìn)入孤島運(yùn)行控制，微網(wǎng)與電網(wǎng)分離，仍然采用下垂法來保持母線電壓穩(wěn)定，但需要增加一個虛擬的輸出阻抗環(huán)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率的分配。
【專利說明】一種光伏直流微網(wǎng)母線電壓控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明旨在提供一種母線電壓分層協(xié)調(diào)控制方法，適合應(yīng)用于低壓的光伏直流微 網(wǎng)，能夠確保在孤島運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行模式下系統(tǒng)有功功率的平衡和母線電壓的穩(wěn)定。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 分層協(xié)調(diào)控制可以有效地穩(wěn)定光伏直流微網(wǎng)的母線電壓，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定 性，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。2005年第9期的《電網(wǎng)技術(shù)》中《變速恒頻雙饋風(fēng)電機(jī)組分 段分層控制策略的研究》一文針對并網(wǎng)后變速恒頻雙饋風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行及其與電網(wǎng)的 協(xié)調(diào)問題，依據(jù)分段分層控制思想，提出了變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)控制策略，同時依據(jù)分 層思想將風(fēng)電機(jī)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(shù)》中《電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定優(yōu)化分層控制協(xié)調(diào)算法》一文就電力系統(tǒng) 暫態(tài)性能優(yōu)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(tài)過程的效果。目前，已有一些文獻(xiàn)針對微電網(wǎng)中母線電壓 的穩(wěn)定問題提出了相應(yīng)的控制方法。2013年第4期的《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》中《適用于交直流 混合微電網(wǎng)的直流分層控制系統(tǒng)》一文為了改進(jìn)交直流混合微電網(wǎng)中直流側(cè)的母線電壓性 能，提出了直流分層控制系統(tǒng)，以在各接口變換器之間合理分配直流負(fù)荷，同時補(bǔ)償下垂控 制帶來的直流母線電壓跌落。該方法僅適用于交直混合型微網(wǎng)，其通用性不強(qiáng)，且需設(shè)計(jì)多 個子控制器，使得系統(tǒng)成本較高。2010年第7期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》中《不對稱電網(wǎng)故障下直 驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線電壓穩(wěn)定控制》一文分析了三相不平衡電網(wǎng)電壓下直驅(qū)永磁 同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流母線電壓波動的機(jī)理，研究了其穩(wěn)定控制策略，以提高其在電網(wǎng)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(jìn)行對稱分量法分解，提出了一 種在正負(fù)序同步坐標(biāo)變換下電網(wǎng)正負(fù)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(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時穩(wěn)定直流母線電壓。2013年第4期《中國電 機(jī)工程學(xué)報(bào)》中《風(fēng)電直流微網(wǎng)的電壓分層協(xié)調(diào)控制》一文以風(fēng)電直流微網(wǎng)為例，在分析直 流微網(wǎng)的構(gòu)成以及各種運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，提出電壓分層協(xié)調(diào)控制策略。該方法雖然能較 好的實(shí)現(xiàn)母線電壓穩(wěn)定控制，但僅適用于風(fēng)電微網(wǎng)，且變流器間可能存在交互影響。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對光伏直流微網(wǎng)的母線電壓穩(wěn)定控制問題，詳細(xì)分析了三個接口控制器 的工作狀態(tài)，提出一種新的電壓分層控制方法來維持母線電壓的穩(wěn)定和系統(tǒng)安全運(yùn)行，其 網(wǎng)側(cè)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(shí)施步驟如下： 第一步，根據(jù)光伏陣列輸出功率與負(fù)載功率平衡原則，以系統(tǒng)直流母線電壓參考值為 閾值，將直流母線電壓分成孤島運(yùn)行層、孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)運(yùn)行層和并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島運(yùn)行層； 第二步，進(jìn)行分層協(xié)調(diào)控制： 取直流母線電壓的標(biāo)稱值％。=2 51V，變換器工作切換時電壓模態(tài)變化量為標(biāo)稱值 的3. 9% ;為避免層間切換頻繁，在切換點(diǎn)i/dc;i處采用電壓滯環(huán)控制方式，滯環(huán)電壓范圍為 1. 5V-2V 第一層，系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行模式，直流母線電壓范圍為239. 8-242. 6V，由下垂控制方 法，根據(jù)公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種光伏直流微網(wǎng)母線電壓控制方法，其特征在于它包括以下步驟： 第一步，根據(jù)光伏陣列輸出功率與負(fù)載功率平衡原則，以系統(tǒng)直流母線電壓參考值為 閾值，將直流母線電壓分成孤島運(yùn)行層、孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)運(yùn)行層和并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島運(yùn)行層； 第二步，進(jìn)行分層協(xié)調(diào)控制： 取直流母線電壓的標(biāo)稱值％。， 11^為每層控制下母線電壓參考值，其范圍為250V-600V，變換器工作切換時電壓模態(tài) 變化量為標(biāo)稱值的3. 9% ;為避免層間切換頻繁，在切換點(diǎn)i/dc;i處采用電壓滯環(huán)控制方式，滯 環(huán)電壓范圍為MJm,其范圍為1.5V-2V; 第一層，系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行模式，直流母線電壓范圍為
，此時由下 垂控制可對母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使
第二層，當(dāng)母線電壓持續(xù)上升到母線電壓的標(biāo)稱值時，系統(tǒng)將切換到并網(wǎng)運(yùn)行，直流母 線電壓范圍為
根據(jù)電壓定向矢量控制和功率平衡原則通過直接調(diào)節(jié)并網(wǎng)逆變 器輸出電流來調(diào)節(jié)該層母線電壓，其范圍為
第三層，當(dāng)直流母線電壓繼續(xù)上升到母線電壓的標(biāo)稱值
時，進(jìn)入 孤島運(yùn)行控制，為保持母線電壓穩(wěn)定，增加一個虛擬輸出阻抗，仍然采用下垂控制方法，使 得該層電壓范圍為.
【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(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】李圣清, 徐天俊, 張彬, 楊峻, 徐文祥, 曾歡悅, 栗偉周, 唐琪, 袁黎, 白建祥 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)