一种含多子微网的混合微网系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种含多子微网的混合微网系统及其控制方法，所述的混合微网系统包括光伏子系统、储能子系统、直流母线、DC/AC变流器和交流子系统，所述的控制方法包括根据电网指令控制光伏子系统和储能子系统的运行模式的步骤；采用基于扰动观察法的光伏发电最大功率跟踪方法控制光伏子系统运行模式的步骤；采用双闭环控制与移相控制相结合的方法控制储能子系统运行模式的步骤。与现有技术相比，本发明专利技术具有可实现电气隔离、安全性高、母线电压稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】
—种含多子微网的混合微网系统及其控制方法
本专利技术涉及一种混合微网系统，尤其是涉及。
技术介绍
由于化石燃料逐渐趋于枯竭，近年来新能源得到了快速的发展，越来越多的新能源被接到电网中，在这些新能源中，光伏发电作为一种直接利用太阳能的发电技术，近年来得到了快速的发展。但由于太阳能的波动性，光伏发电需要与其他能源相配合，才能实现稳定的功率输出。蓄电池作为一种重要的储能装置，可以起到削峰填谷和提高可靠性的作用。由光伏、蓄电池等分布式能源以及负荷构成的微电网，在充分发挥光伏发电的资源环境优势的同时，还能有效克服光伏发电的随机波动性，实现微网系统的稳定运行转换。交流电网由于电能在不同电压等级转换方便，适合长距离输电，得到长久而广泛的应用。但一方面光伏电池、蓄电池等均为直流电源，如果要与传统电网连接的话，需要经过DC/AC转换；另一方面，直流负荷也越来越多，如果这些负荷从传统电网获取能量，同样需要AC/DC转换。频繁的交直流转换一方面带来功率损耗，另一方面给电网造成了谐波污染。为了更好的应用直流新能源，同时减少交直流变换的环节，提高能源利用效率，文献“计及非线性因素的混合供能系统协调控制.中国电机工程学报，32 (25):60-69，2012”提出了一种混合供能系统，该系统将光伏，蓄电池等直流电源接到公共直流母线上，然后与电网连接，通过控制DC/AC变流器维持直流母线电压恒定和功率平衡。但该系统并未考虑电网故障停电时如何维持母线电压稳定，以及功率平衡。文献“AHybrid AC/DC microgrid and Its Coordination Control, IEEE Transon Smart Grid, 2011, 2 (2):278_286”提出了一种混合微网，将直流电源与直流负荷接到直流母线上，交流电源与交流负荷接到交流母线上，直流母线与交流母线通过DC/AC连接。该微网可以并网运行，也可以孤岛运行。孤岛运行时，通过协调控制各个变换器，实现电压稳定功率平衡。但该混合微网将蓄电池通过DC/DC变换，直接与直流母线连接，没有实现电气隔离，容易对蓄电池造成较大冲击，同时这种连接方式不能应对蓄电池组的电压与直流母线电压相差较大时的情况，需要将蓄电池的端电压做得很高，增加了运营维护的难度。文献“ASmall Signal Analysis of A Dual Half Bridge Isolated ZVSB1-directional dc-dc converter for Electrical Vehicle Applications.PowerElectronicsSpecialists Conference.2005IEEE36th” 介绍了一种电动汽车中使用的拓扑结构，通过使用一种隔离型双半桥DC/DC，实现了电气隔离，同时提高变换器的升压比。其在任一能量流动方向均可以实现零电压切换，同时不增加电压钳位电路和器件。这使得其具有能量转换方便，功率密度高，低能耗等优点。采用移相控制实现能量的双向流动，便于控制，但应用的功率等级较低，也没有考虑蓄电池的充放电转换过程，直接转换，会对母线电压造成较大的冲击。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可实现电气隔离、安全性高、母线电压稳定的含多子微网的混合微网系统及其控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种含多子微网的混合微网系统，包括光伏子系统、储能子系统、直流母线、DC/AC变流器和交流子系统，所述的直流母线分别连接光伏子系统、储能子系统和DC/AC变流器，所述的DC/AC变流器与交流子系统连接，所述的光伏子系统设有多个，多个光伏子系统均与直流母线连接，共用一个储能子系统。所述的光伏子系统包括光伏发电模块、DC/DC变换器和直流负荷，所述的DC/DC变换器和直流负荷分别连接直流母线，所述的光伏发电模块与DC/DC变换器连接。所述的储能子系统包括依次连接的蓄电池、移相信号发生器、移相信号限制器和双半桥变换器，所述的双半桥变换器与直流母线连接。所述的交流子系统包括交流负荷和电网，所述的交流负荷与DC/AC变流器连接，所述的电网通过并网开关与DC/AC变流器连接。一种含多子微网的混合微网系统的双层协调控制方法，该方法包括:根据电网指令控制光伏子系统和储能子系统的运行模式的步骤；采用基于扰动观察法的光伏发电最大功率跟踪方法控制光伏子系统运行模式的步骤；采用双闭环控制与移相控制相结合的方法控制储能子系统运行模式的步骤。所述的根据电网指令控制光伏子系统和储能子系统的运行模式的步骤包括以下子步骤:101)根据电网指令，判断是否存在功率缺额，若是，则执行步骤102)，若否，则执行步骤104)；102)判断当前蓄电池充放电状态SOC是否满足SOC = SOCmin, SOCmin为蓄电池充放电状态的最小限值，若是，则蓄电池退出，切负荷，若否，则执行步骤103)；103)判断是否存在Pdis max > Pshtjrt，其中Pdisjiax为蓄电池最大放电功率，Pshtjrt为孤立微网需要补充的功率差额，若是，则蓄电池充电，若否，则最大功率放电，切负荷；104)判断当前蓄电池充放电状态SOC是否满足SOC = SOCmax, SOCmax为蓄电池充放电状态的最大限值，若是，则蓄电池退出，弃光，若否，则执行步骤105)；105)判断是否存在Peha > Psur，其中Peha为蓄电池充电功率，Psur为系统盈余的功率，若是，则蓄电池放电，若否，则最大功率放电，弃光。所述的采用基于扰动观察法的光伏发电最大功率跟踪方法控制光伏子系统运行模式的步骤包括以下子步骤:201)根据光伏工作时不间断检测电压扰动量，即是输出电压的脉动增量AU ；202)测得阵列当前的输出功率Pd ;203)与被储存的前一时刻输出功率Pj作比较，若Pd>P」，则U = U+AU ^PdSPj,则U = U-Λ U，U为输出电压。所述的双闭环控制与移相控制相结合的方法具体为:以蓄电池参考电压UMf与储能子系统输出电压Ud。的偏差为外环PI控制的输入，以蓄电池参考电流IMf与储能子系统输出电流Ibat为内环PI控制的输入，控制相角Φ，并将相角依次通过移相信号发生器和移相信号限制器后控制双半桥变换器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:1、本专利技术通过将多个光伏发电系统及其所带的负荷，共用一个储能系统，在保证安全的前提下，节约成本，使运行维护更加方便；相对单光伏发电系统，对负荷变动的承受能力更强，在同样的电压波动范围内，本专利技术可以承受更大的负荷波动；2、采用隔离型的双半桥DC-DC变换器，实现变换器的电气隔离，避免对蓄电池造成冲击，同时提高了变换器的升压比，以降低蓄电池的端电压，提高了安全性；3、本专利技术针对微网的运行状态，采用双闭环控制与移相控制相结合的控制策略，维持直流母线电压稳定，系统功率平衡；4、为减小蓄电池充放电转换时对母线的冲击电压，将移相控制加以改进，通过在充放电转换的瞬间对移相角加以限制，有效抑制了冲击电压。【附图说明】图1为本专利技术混合微网系统的拓扑结构图；图2为本专利技术混合微网系统的电路结构图；图3为光伏电池等效电路图；图4为蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含多子微网的混合微网系统，其特征在于，包括光伏子系统、储能子系统、直流母线、DC/AC变流器和交流子系统，所述的直流母线分别连接光伏子系统、储能子系统和DC/AC变流器，所述的DC/AC变流器与交流子系统连接，所述的光伏子系统设有多个，多个光伏子系统均与直流母线连接，共用一个储能子系统。

【技术特征摘要】
1.一种含多子微网的混合微网系统，其特征在于，包括光伏子系统、储能子系统、直流母线、DC/AC变流器和交流子系统，所述的直流母线分别连接光伏子系统、储能子系统和DC/AC变流器，所述的DC/AC变流器与交流子系统连接，所述的光伏子系统设有多个，多个光伏子系统均与直流母线连接，共用一个储能子系统。2.根据权利要求1所述的一种含多子微网的混合微网系统，其特征在于，所述的光伏子系统包括光伏发电模块、DC/DC变换器和直流负荷，所述的DC/DC变换器和直流负荷分别连接直流母线，所述的光伏发电模块与DC/DC变换器连接。3.根据权利要求2所述的一种含多子微网的混合微网系统，其特征在于，所述的储能子系统包括依次连接的蓄电池、移相信号发生器、移相信号限制器和双半桥变换器，所述的双半桥变换器与直流母线连接。4.根据权利要求1所述的一种含多子微网的混合微网系统，其特征在于，所述的交流子系统包括交流负荷和电网，所述的交流负荷与DC/AC变流器连接，所述的电网通过并网开关与DC/AC变流器连接。5.一种用于如权利要求3所述的含多子微网的混合微网系统的双层协调控制方法，其特征在于，该方法包括: 根据电网指令控制光伏子系统和储能子系统的运行模式的步骤； 采用基于扰动观察法的光伏发电最大功率跟踪方法控制光伏子系统运行模式的步骤； 采用双闭环控制与移相控制相结合的方法控制储能子系统运行模式的步骤。6.根据权利要求5所述的一种含多子微网的混合微网系统的双层协调控制方法，其特征在于，所述的根据电网指令控制光伏子系统和储能子系统的运行模式的步骤包括以下子步骤: 101)根据电网指令，判断是否存在功率缺额，若是，则执行步骤102)，若否，则执行步骤 104)； 102)判断当前蓄电池充...

【专利技术属性】
技术研发人员：米阳，田越，韩云昊，夏洪亮，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：