本發(fā)明屬于雙向功率變換器控制策略領(lǐng)域，尤其涉及低壓交直流混合微網(wǎng)中雙向功率變換器的控制方法，具體為一種雙向功率變換器的自治運行控制方法。

背景技術(shù)：

交直流混合微電網(wǎng)兼具交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)的優(yōu)點，能夠整合交直流性質(zhì)的分布式能源和負(fù)荷，且一般應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)場合，雙向功率變換器是連接交直流混合微電網(wǎng)中交流子網(wǎng)與直流子網(wǎng)的橋梁，肩負(fù)著維持微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定與功率平衡的重要任務(wù)，是交直流混合微電網(wǎng)能量控制的核心，其可以運行在整流或逆變模式，具有雙向潮流控制能力。雙向功率變換器結(jié)構(gòu)敘述如下，包括lc輸出濾波器、三相逆變橋、直流側(cè)電容器。所述三相逆變橋電路，其與電網(wǎng)經(jīng)過電感相連，濾波電容器一端與電感并聯(lián)，另一端接n線，直流側(cè)電容器與igbt橋臂并聯(lián)，所述的三相逆變橋電路由相互并聯(lián)的三組igbt橋臂構(gòu)成，所述的igbt橋臂由兩個相互串聯(lián)的igbt構(gòu)成，所述的igbt由功率管和反并聯(lián)的二極管構(gòu)成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接圖如附圖1所示。目前，針對雙向功率變換器的控制方法主要來源于整流器或逆變器的控制技術(shù)，其中主要的3種方法是：一、電壓電流雙閉環(huán)控制法：能夠?qū)崿F(xiàn)直流電壓穩(wěn)定與能量雙向流動，但傳輸功率不可控；二、恒功率控制法：恒功率控制允許直流電壓有一定的波動，但傳輸功率值需要預(yù)先設(shè)定或借助通信網(wǎng)絡(luò)實時更新、降低了微電網(wǎng)運行可靠性并增加了微電網(wǎng)的建設(shè)成本；三、vf控制方法：適用于微電網(wǎng)處于離網(wǎng)模式時恒頻恒壓控制，雙向功率變換器運行于逆變模式，傳輸功率不可控。上述的控制方法未考慮到交直流混合微電網(wǎng)“源-源”特性與能量雙向流動的需求，限制了雙向功率變換器的配置靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)的變流器控制方法不能在無通訊網(wǎng)絡(luò)的條件下實現(xiàn)潮流的雙向控制、交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)部的功率自主平衡。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙向功率變換器的自治運行控制方法。

本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種雙向功率變換器的自治運行控制方法，包括以下步驟：

a、首先對交流子網(wǎng)a相電壓va、直流子網(wǎng)的母線電壓有效值vdc進(jìn)行歸一化處理，將二者量化為[-1，1]區(qū)間上的標(biāo)量，分別為vac.norm、vdc.norm，然后對歸一化之后的標(biāo)量進(jìn)行做差處理得到vt，其中vt＝vac.norm-vdc.norm，將所得結(jié)果vt輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸?shù)挠泄β蕚鬏攨⒖贾祊tref；

b、通過pll鎖相環(huán)檢測交流子網(wǎng)頻率實際值f，將頻率實際值f與頻率目標(biāo)值50hz相減經(jīng)積分1/s處理得到相位偏差信息δi，將δi輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸?shù)臒o功功率傳輸參考值qref；

c、將采集的交流子網(wǎng)三相電壓值va、vb、vc及三相電流值ia、ib、ic進(jìn)行abc-dq0轉(zhuǎn)換，得到dq0軸下的電壓分量vd、vq和電流分量id、iq，由步驟a、b中得到的有功功率傳輸參考值ptref與無功功率傳輸參考值qref，通過公示(1)、(2)得到電流內(nèi)環(huán)dq軸的目標(biāo)參考值idref、iqref；idref＝2ptref/(3vd)(1)，iqref＝2qref/(3vd)(2)；

d、將idref、iqref分別與dq軸電流分量id、iq做差將結(jié)果輸入電流內(nèi)環(huán)pi控制器，經(jīng)電流內(nèi)環(huán)解耦控制得到dq軸的輸出電壓參考值vdref、vqref，將所得到的輸出電壓參考值vdref、vqref進(jìn)行dq0-abc變換，得到abc坐標(biāo)系下的三相pwm脈寬調(diào)制信號輸出。

通過以上控制實現(xiàn)了雙向功率變換器能量雙向流動的控制，通過采樣母線電壓波動與歸一化計算，以交直流子網(wǎng)實時負(fù)載率相同為目標(biāo)控制潮流的流向，使雙向功率變換器能夠自主維持交直流子網(wǎng)內(nèi)部的有功功率平衡。此外，通過監(jiān)測交流子網(wǎng)頻率變化，通過控制雙向功率變換器vqref的大小，控制雙向功率變換器輸出無功功率的大小，實現(xiàn)對交流子網(wǎng)的無功支撐。

與傳統(tǒng)的雙向功率變換器控制方法相比，本發(fā)明所述的自治運行控制方法通過采樣雙向功率變換器接口處的電壓頻率信息完成雙向潮流控制，無需額外通信控制，無需上層調(diào)度指令控制，能夠滿足低壓微電網(wǎng)中即插即用及模塊化設(shè)計的要求，交直流混合微電網(wǎng)自治運行的要求，使交直流子網(wǎng)母線電壓穩(wěn)定運行在允許范圍內(nèi)。

本發(fā)明通過控制雙向功率變換器有效實現(xiàn)了低壓交直流混合微電網(wǎng)的能量自主平衡。

附圖說明

圖1是本系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的連接及控制示意圖。

圖3是本發(fā)明的詳細(xì)控制原理圖。

圖4是雙向功率變換器由逆變模式切換為整流模式波形圖。

圖5是雙向功率變換器由整流模式切換為逆變模式波形圖。

具體實施方式

一種雙向功率變換器的自治運行控制方法，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：

a、交、直流子網(wǎng)母線電壓工作區(qū)間存在巨大差異，首先對交流子網(wǎng)a相電壓、直流子網(wǎng)的母線電壓有效值va、vdc進(jìn)行歸一化處理，將二者量化為[-1，1]區(qū)間上的標(biāo)量，分別為vac.norm、vdc.norm，然后對歸一化之后的標(biāo)量進(jìn)行做差處理得到vt，其中vt＝vac.norm-vdc.norm，將所得結(jié)果vt輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸?shù)挠泄β蕚鬏攨⒖贾祊tref。

b、通過pll鎖相環(huán)檢測交流子網(wǎng)頻率實際值f、將f與頻率目標(biāo)值50hz相減經(jīng)積分1/s處理得到相位偏差信息δi，將δi輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸?shù)臒o功功率傳輸參考值qref。

c、將采集的交流子網(wǎng)三相電壓值va、vb、vc及三相電流值ia、ib、ic進(jìn)行abc-dq0轉(zhuǎn)換，得到dq0軸下的電壓分量vd、vq；電流分量id、iq。由步驟a、b中得到的有功功率傳輸參考值ptref與無功功率傳輸參考值qref，通過公示(1)、(2)得到電流內(nèi)環(huán)dq軸的目標(biāo)參考值idref、iqref。

idref＝2ptref/(3vd)(1)

iqref＝2qref/(3vd)(2)

d、將idref、iqref分別與dq軸電流分量id、iq做差將結(jié)果輸入電流內(nèi)環(huán)pi控制器，經(jīng)電流內(nèi)環(huán)解耦控制得到dq軸的輸出電壓參考值vdref、vqref，將所得到的輸出電壓參考值vdref、vqref進(jìn)行dq0-abc變換，得到abc坐標(biāo)系下的三相pwm脈寬調(diào)制信號輸出。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于雙向功率變換器控制策略領(lǐng)域，尤其涉及低壓交直流混合微網(wǎng)中雙向功率變換器的控制方法，具體為一種雙向功率變換器的自治運行控制方法。該控制方法針對交直流混合微電網(wǎng)“源?源”特點，基于低壓微電網(wǎng)功率傳輸特性，以交直流子網(wǎng)實時負(fù)載率相同為目標(biāo)設(shè)計了自治運行功率外環(huán)、解耦控制的電流內(nèi)環(huán)，并將其應(yīng)用到雙向功率變換器數(shù)學(xué)模型之中對其進(jìn)行控制，能夠在保證交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)部功率自主平衡的同時，維持交直流子網(wǎng)母線電壓始終在允許范圍內(nèi)運行，有效實現(xiàn)了低壓交直流混合微電網(wǎng)的自治運行的功能。

技術(shù)研發(fā)人員：韓肖清;曹國棟;王磊;王祺;張佰富;任春光;劉穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.25
技術(shù)公布日：2017.09.29