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研究概述:针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(Microgrid Power Flow Controller, MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。
本文来源:电力系统保护与控制 微信号 ID:PSPC-1973
研究背景
随着可再生能源发电技术、电力电子技术的不断发展和直流负荷的不断增多,直流微电网的概念被提出。直流微电网是由分布式发电系统、储能系统和电力电子变换器所构成的电网结构,相比于交流电网其在接入新能源发电系统、储能系统、直流负荷时减少了电压转换环节和损耗;受控量相对较少,可靠性更高;不需进行频率、无功功率控制和谐波补偿。
直流微电网的发展必定会朝拓扑复杂化、线路冗余化方向发展,直流微电网潮流控制策略的研究也就变得十分必要。文献[2]提出用变流器控制层、母线控制层以及调度管理层的3层控制结构来控制母线电压,其有效增强直流微电网的稳定性但未考虑微电网互联的情况;文献[3]提出一种可以根据交直流混合微电网某一侧“占优”来控制另一侧母线电压的控制策略,但其没有给出“占优”的判断依据;文献[4]提出使用直流断路器或高频隔离双向DC/DC变换器互联直流微电网,前者成本低、损耗小但不可变换电压;后者可变换电压、电气隔离、控制潮流,但其没有进一步探讨互联时的控制策略。文献[5]提出用高低压直流母线电压标幺值之比s决定潮流控制器工作状态,但该方法降低了系统的稳定性。文献[6]提出现有直流潮流控制器主要有可变串联电阻器、串联电压源、直流变压器3种,前两者分别存在增加损耗和需要外部电源的缺点,故提出一种能够灵活调节功率的双有源桥拓扑的直流变压器,但其控制策略需要一条额外的直流线路。
本文在此基础上提出将直流微电网互联变换器作为潮流控制器,并给出一种智能自适应下垂控制策略,使潮流控制器能够与原分布式储能协同控制直流母线电压,最终提高整个微电网系统的稳定性。
研究结论
1)本文将直流微电网互联变换器作为潮流控制器,并针对其提出了一种智能控制策略,实现潮流控制器在两微电网电压稳定运行时闭锁;在某一侧出现不平衡功率时,若该侧储能仍有裕度时只调度对侧负载与发电之间的不平衡功率,若该侧储能没有裕度则调度对侧储能功率,该方法有效提高了整个直流微电网系统的稳定性、能源的利用率,减少了储能充放电次数。
2)提出一种基于SOC自适应下垂系数协同控制策略,使均一化下垂系数m0根据微电网不平衡功率的大小和实时工作储能个数进行调节以减小电压稳态偏差。同时每一个分布式储能与潮流控制器承担的功率按其SOC分配,以防止某一储能因过充或过放而突然退出运行对直流母线电压产生冲击。
最后使用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明,本文提出的控制策略能够在两直流微电网稳定运行的前提下有效减小电压波动和储能充放电次数。
作者简介:邓诗蕾,王明渝
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