一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法,多端口直流配电网系统包括多个DC/DC变换器和/或多个DC/AC变换器，至少包括一个DC/DC变换器，且与直流系统连接；至少包括两个DC/AC变换器，且与交流系统连接；控制方法包括定直流电压控制、自适应下垂系数控制和零差电压控制，实现多个变换器以电压源模式并联运行。本发明专利技术无需通讯装置，增加了系统的可靠性，换流器根据自适应下垂系数决定的下垂控制策略调整其工作状态，确保各个换流器出力由其功率裕度决定。力由其功率裕度决定。力由其功率裕度决定。

【技术实现步骤摘要】
一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法


[0001]本专利技术属于直流配电网、新能源与电力电子化电力系统等
，具体涉及一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法。

技术介绍

[0002]2021年中央经济工作会议对做好碳达峰、碳中和工作提出专项部署，“十四五”期间要构建以新能源成为能源消费增量主体的新型电力系统。随着新能源的大规模接入，电力电子装备大量涌入电力系统，使电力系统面临新的挑战。
[0003]相较于交流配电网，直流配电网在新能源经大规模电力电子装备接入电网时可以提供较好的支撑，而且成本较低。另外，直流配电网的唯一衡量指标是系统内功率平衡，即直流母线电压稳定。但由于大量电力电子装备的接入，系统具有低惯性、弱阻尼的特点，其直流母线电压的稳定控制难度要大于交流系统。
[0004]目前直流配电网的直流母线电压控制方式主要参考高压直流输电中的控制策略，其控制主要集中于各换流站级控制或上层控制，目前常见的母线电压控制方法根据换流站控制方法根据换流站之间是否需要通信分为两大类：有通信类控制和无通信类控制。有通信类控制主要包括主从控制，该控制设定一个主换流站作为功率平衡节点来实现直流电压的控制，其它换流站设定为定有功功率控制，一旦主换流站发生故障退出运行时，从换流站代替主换流站切换到定直流电压控制模式。该控制方法优点是简单，缺点是对换流站间的通信要求较高，通信故障后系统难以控制。无通信类控制主要包括电压裕度控制和电压下垂控制。电压裕度控制是主从控制的一种扩展，相当于一种改进的具有多个可选择功率平衡节点的定直流电压控制，一端功率平衡节点故障或者达到系统的限制，电压调节被另一端换流站接替。但该控制方法在主控制器切换时会引起系统振荡。电压下垂控制的基本思想是基于功率
‑
频率(Power
‑
frequency,P
‑
f)下垂控制，基于电压下垂特性，各个换流站共同承担功率平衡，通过调节直流电压来控制功率的大小。该控制相对于主从控制具有更高的可靠性，且不会造成电压振荡。然而，由于传统的电压下垂控制无法实现定直流电压，难以实现功率分配和电压波动之间的权衡。同时，传统下垂控制都是严格按照事先设定好的下垂曲线来调节换流站的功率变化，无法灵活应对不同的条件变化，由于下垂系数固定未考虑实际负载情况和换流站承担功率的动态裕量。
[0005]在上述控制方法中，主从控制虽然属于无差调节，但过度依赖上层控制，对实时通讯要求较高；电压裕度控制和下垂控制可以省去站间通讯，但不能实现电压的无差控制。另外，常见的控制方式中是按照各换流站的额定容量实现调节，忽略了容量裕度的影响，容易导致换流站出力不均。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，提高多端口直流配电网系统直流母线电压的稳定和确保不同功率裕度的换流站间
合理分配功率。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，所述多端口直流配电网系统包括多个DC/DC变换器和/或多个DC/AC变换器；至少包括一个DC/DC变换器，且与直流系统连接；至少包括两个DC/AC变换器，且与交流系统连接；
[0009]控制方法包括定直流电压控制、自适应下垂系数控制和零差电压控制，实现多个变换器以电压源模式并联运行。
[0010]进一步的，具体包括如下步骤：
[0011]步骤一：选择容量最大的换流站作为主站，其余的换流站作为从站；
[0012]步骤二：假定主站的功率调节范围为[P
min
,P
max
]，多端口直流配电网系统的功率变化值在此功率变化范围内，均由主站调整功率平衡；
[0013]步骤三：主站超出功率调节范围时，主站工作模式由定直流电压控制模式转换为定有功功率控制模式；超出的功率部分由从站按照自适应下垂系数控制的工作模式来承担；
[0014]步骤四：当从站的调整功率值不能满足多端口直流配电网系统的功率变化时，若多端口直流配电网系统中有储能设备系统，此时由储能设备系统作为辅助站参与系统的功率调整。
[0015]进一步的，在步骤一中，在正常情况下，主站工作在定直流电压控制模式。
[0016]进一步的，从站根据所接负荷情况选择工作在定功率控制模式或交流电压控制模式，并根据实际情况考虑是否加入储能设备作为辅助站。
[0017]进一步的，在步骤三中，自适应下垂系数控制方程为：
[0018]U
dc
＝U
dcref
+k(P
‑
P
ref
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019]其中，U
dc
为直流母线电压，U
dcref
为直流母线电压参考值，k为自适应下垂系数，P为换流站实际输出功率，P
ref
为换流站输出功率参考值。
[0020]进一步的，自适应下垂系数k由下式决定：
[0021][0022]式中，k0为常数。
[0023]进一步的，换流站输出功率参考值P
ref
等于系统稳定时换流站实际功率输出值，进而实现系统直流母线电压的零差控制。
[0024]进一步的，在步骤二中若多端口直流配电网系统中有储能设备系统，将其工作状态控制为充电状态，系统中其余的从站保持工作状态不变。
[0025]进一步的，在步骤四中，当系统直流母线电压高于参考电压值时，系统向储能设备传输功率；当系统直流母线电压低于参考电压值时，储能设备向多端口直流配电网系统传输功率。
[0026]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现
上述的方法。
[0027]本专利技术的积极效果为：
[0028]1、本专利技术无需通讯装置，增加了系统的可靠性。
[0029]2、换流器根据自适应下垂系数决定的下垂控制策略调整其工作状态，确保各个换流器出力由其功率裕度决定。
[0030]3、另外，通过动态调整换流器的功率输出参考值，确保了直流母线的零差控制。
[0031]本专利技术在多端口直流配电网系统直流母线电压控制等场合有较好的使用价值和经济效益。
附图说明
[0032]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术多端口直流配电网系统示意图；
[0034]图2为本专利技术定直流电压控制框图；
[0035]图3为本专利技术定功率控制框图；
[0036]图4为本专利技术无直流电压误差下垂控制方式。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，所述多端口直流配电网系统包括多个DC/DC变换器和/或多个DC/AC变换器，其特征在于，至少包括一个DC/DC变换器，且与直流系统连接；至少包括两个DC/AC变换器，且与交流系统连接；控制方法包括定直流电压控制、自适应下垂系数控制和零差电压控制，实现多个变换器以电压源模式并联运行。2.根据权利要求1所述的一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，其特征在于具体包括如下步骤：步骤一：选择容量最大的换流站作为主站，其余的换流站作为从站；步骤二：假定主站的功率调节范围为[P
min
,P
max
]，多端口直流配电网系统的功率变化值在此功率变化范围内，均由主站调整功率平衡；步骤三：主站超出功率调节范围时，主站工作模式由定直流电压控制模式转换为定有功功率控制模式；超出的功率部分由从站按照自适应下垂系数控制的工作模式来承担；步骤四：当从站的调整功率值不能满足多端口直流配电网系统的功率变化时，若多端口直流配电网系统中有储能设备系统，此时由储能设备系统作为辅助站参与系统的功率调整。3.根据权利要求2所述的一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，其特征在于在步骤一中，在正常情况下，主站工作在定直流电压控制模式。4.根据权利要求3所述的一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，其特征在于从站根据所接负荷情况选择工作在定功率控制模式或交流电压控制模式，并根据实际情况考虑是否加入储能设备作为辅助站。5.根据权利要求2所述的一种多端口直流配电网系统直流母线电压控制方法，其特征在于在步骤三中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伯岩，臧谦，庞先海，范辉，杨鹏，马天祥，张鹏，李秉宇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：