一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略制造技术

本发明专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略，直流电源1选择下垂系数k1,直流电源2选择下垂系数k2，根据直流电源1参考值Vref+和直流电源2的电压参考值Vref‑得到AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器直流母线侧总电压参考值Vref和中点不平衡度δ，基于双闭环调节实现对直流母线总电压参考值Vref的跟踪，基于中点电压不平衡度δ调节三电平调制策略中小矢量的分配，实现对中点电压不平衡度δ的跟踪，以此实现对直流电源1电压参考值Vref+和直流电源2电压参考值Vref‑的分别跟踪控制，以此实现对双极性直流微电网中直流电源1和直流电源2电压的维持和下垂特性的调节。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略
本专利技术专利涉及微电网领域，尤其涉及到采用双极性供电的直流微电网领域，采用中点钳位型三电平拓扑AC/DC将交流母线和双极性直流母线连接，采用中点钳位型三电平拓扑DC/DC将储能电池和双极性直流母线连接。由采用下垂控制策略的AC/DC和DC/DC共同维持双极性直流母线电压的稳定。依据直流母线中分布式电源、负载特性及分布的空间位置远近分别接入双极性直流母线的直流电源1和直流电源2，并设置直流电源1和直流电源2不同的下垂系数，并通过中点钳位型三电平拓扑AC/DC和中点钳位型三电平拓扑DC/DC共同控制直流电源1和直流电源2的下垂特性。
技术介绍
微电网技术是将发电单元、储电单元和用电单元结合为一体的发、输、配、用小型电网系统，然而以光伏为代表的发电单元、以电池为代表的储能单元本身均为直流形式，相比于交流供电来看，直流供电没有相位、频率等复杂控制问题，且随着直流负荷和直流设备的逐渐增多，采用直流微电网供电的形式是未来的一种趋势。基于直流母线下垂特性的微电网是未来直流供电的主要形式，与交流微电网中交流母线下垂特性类似，不同的负荷特性、不同负荷与源之间线路阻抗的区别等均决定了直流微电网中直流母线需要具备不同的下垂特性，采用不同的下垂系数，这也是本一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略提出的前提。
技术实现思路
为了解决直流微电网中直流母线需要具备不同下垂特性、采用不同下垂系数的问题，同时简化直流母线控制方法，本专利技术提供了一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略。采用中点钳位式三电平AC/DC变换器作为双极性直流母线和交流母线的连接单元，采用中点钳位式三电平DC/DC变换器作为双极性直流母线和储能设备的连接单元，由三电平AC/DC变换器和三电平DC/DC变换器共同维持双极性直流母线的稳定，并通过对三电平AC/DC变换器和三电平DC/DC变换器传统控制策略的改进实现双极性直流母线中直流电源1和直流电源2下垂系数的分别设定和下垂特性的分别调整。技术方案本专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略适用于双极性直流微电网，如图1所示。双极性直流微电网中直流母线分Vbus+、0、Vbus-三条母线，其中直流母线通过多台（n）AC/DC交直变换器和变压器与380VAC交流母线实现功率流动，不同类型、不同规模的储能电池分别通过DC/DC直直变换器与直流母线连接。本专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略中直流电源1（Vbus+对0）和直流电源2（0对Vbus-）采用不同的下垂系数、表现为不同的下垂特性以满足分布式电源和直流负荷依据种类划分和接入位置及距离等接入不同母线的需求。专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略通过多台（n）AC/DC交直变换器和多台（m）DC/DC直直变换器共同维持直流母线Vbus+、0、Vbus-的稳定，并由AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器实现对直流电源1和直流电源2不同下垂特性的调节。本专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略中AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器主电路拓扑采用二极管钳位型三电平拓扑，如图2和图3所示。本专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略中AC/DC交直变换器交流侧经过变压器连接380V交流电网，直流侧输出Vbus+、0、Vbus-三条母线，如图4所示，根据直流电源1和直流电源2不同的下垂特性通过对AC/DC交直变换器的控制实现对直流电源1和直流电源2的分别调节。本专利技术一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略中DC/DC直直变换器其中直流低压侧连接储能电池，直流高压侧输出Vbus+、0、Vbus-三条母线，如图5所示，根据直流电源1和直流电源2不同的下垂特性通过对DC/DC交直变换器的控制实现对直流电源1和直流电源2的分别调节。有益效果一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略将直流分布式电源、储能和直流负荷等在直流侧进行耦合，降低变换损耗，提高系统效率；其次，本一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略采用Vbus+、0、Vbus-三条直流母线供电的方式，其中直流电源1（Vbus+对0）和直流电源2（0对Vbus-）表现为不同的下垂特性，采用不同的下垂系数，以满足不同负荷特性、负荷与电源空间距离不同的应用需求；再次，本一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略利用与交流母线连接的三电平AC/DC交直变换器和与储能电池连接的三电平DC/DC直直变换器共同维持直流母线电压的稳定，并通过AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器改进控制策略使得直流电源1（Vbus+对0）和直流电源2（0对Vbus-）表现为不同的下垂特性，AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器拓扑电路及实际硬件设备成熟，更便于双极性直流微电网未来的推进工作。附图说明图1是双极性直流微电网框图。图2是AC/DC变换器主电路拓扑图。图3是DC/DC变换器主电路拓扑图。图4是AC/DC变换器控制框图。图5是DC/DC变换器控制框图。图1中380VAC为电网交流母线；Vbus+为直流母线正母线；0为直流母零母线；Vbus-为直流母线负母线；图2中A、B、C为AC/DC变换器三相交流接线端；a1、b1、c1为AC/DC变换器三相桥臂输出电压；Vbus+、0、Vbus-为AC/DC变换器直流母线；C1、C2为AC/DC变换器直流侧电容；Ls为AC/DC变换器交流侧电感、C为AC/DC变换器交流侧电容；图3中Vbus+、0、Vbus-为DC/DC变换器直流母线；C1、C2为DC/DC变换器直流侧电容；L为DC/DC变换器电池侧电感、C为DC/DC变换器电池侧电容；Vdc+、Vdc-为DC/DC变换器电池侧电压。图4中Vn+为AC/DC变换器输出Vbus+对0（图1中直流电源1）电压额定值；Vn-为AC/DC变换器输出0对Vbus-（图1中直流电源2）电压额定值；in+为AC/DC变换器Vbus+母线输出电流；in-为AC/DC变换器Vbus-母线输出电流；k1为直流电源1下垂系数；k2为直流电源2下垂系数；Vref+为AC/DC变换器输出Vbus+对0（图1中直流电源1）电压参考值；Vref-为AC/DC变换器输出0对Vbus-（图1中直流电源2）电压参考值；Vref为AC/DC变换器输出Vbus+对Vbus-（图1中直流电源1加直流电源2）电压参考值；δ为AC/DC变换器输出中点电压不平衡度。图5中Vn+为DC/DC变换器输出Vbus+对0（图1中直流电源1）电压额定值；Vn-为DC/DC变换器输出0对Vbus-（图1中直流电源2）电压额定值；in+为DC/DC变换器Vbus+母线输出电流；in-为DC/DC变换器Vbus-母线输出电流；k1为直流电源1下垂系数；k2为直流电源2下垂系数；Vref+为DC/DC变换器输出Vbus+对0（图1中直流电源1）电压参考值；Vref-为DC/DC变换器输出0对Vbus-（图1中直流电源2）电压参考值；Vref为DC/DC变换器输出Vbus+对Vbus-（图1中直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略，其特征是：双极性直流微电网包含Vbus+、0、Vbus‑三条直流母线，所有分布式电源、直流负荷、储能电池等均在直流侧进行耦合，双极性直流微电网直流母线中直流电源1（Vbus+对0）和直流电源2（0对Vbus‑）表现为不同的下垂特性，采用不同的下垂系数k1和k2，分布式电源和直流负荷等根据自身特性及接入位置与交直变换器和直直变换器的距离等分别接入直流电源1和直流电源2。

【技术特征摘要】
1.一种适用于双极性直流微电网的交直和直直变换器控制策略，其特征是：双极性直流微电网包含Vbus+、0、Vbus-三条直流母线，所有分布式电源、直流负荷、储能电池等均在直流侧进行耦合，双极性直流微电网直流母线中直流电源1（Vbus+对0）和直流电源2（0对Vbus-）表现为不同的下垂特性，采用不同的下垂系数k1和k2，分布式电源和直流负荷等根据自身特性及接入位置与交直变换器和直直变换器的距离等分别接入直流电源1和直流电源2。2.根据权利要求1所述的双极性直流微电网，其特征在于双极性直流微电网直流母线Vbus+、0、Vbus-由多台与交流母线连接的AC/DC交直变换器和多台与储能电池连接的DC/DC直直变换器共同维持;AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器的直流电源1均采用相同的下垂系数k1，AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器的直流电源2均采用相同的下垂系数k2,以保证AC/DC交直变换器和DC/DC直直变换器中不同母线相对独立，以保证不同母线间负荷功率在不同变换器之间平均分配。3.根据权利要求2所述的AC/DC交直变换器，其特征在于采用传统二极管钳位型三电平拓扑结构，采用LC交流滤波形式，交流侧为380VAC,直流侧输出直流电源1（Vbus+对0）和直流电源2（0对Vbus-）。4.根据权利要求2所述的AC/DC交直变换器，其特征在于AC/DC交直变换器控制策略在传统电压闭环和电流闭环双闭环的基础上增加了下垂控制环节;与传统两电平AC/DC交直变换器下垂方式不同，AC/DC交直变换器控制策略针对直流电源1和直流电源2分别增加了下垂控制环节，均采用V/I下垂方式,直流电源1选择下垂系数k1,直流电源2选择下垂系数k2。5.根据权利要求4所述的AC/DC交直变换器，其特征在于控制策略为根据AC/DC变换器直流电源1电压额定值Vn+、AC/DC变换器Vbus+母线输出电流in+和下垂系数k1得到直流电源1的电压参考值Vref+，根据AC/DC变换器直流电源2电压额定值Vn-、AC/DC变换器Vbus-母线输出电流i...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁建钢，张光昕，陈宁，
申请(专利权)人：北京德意新能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11