為實(shí)現(xiàn)外界擾動(dòng)下孤立交大功率直流電源混合微電網(wǎng)系統(tǒng)功率的自主平衡，其雙向AC/DC換流器的控制應(yīng)同時(shí)考慮交流側(cè)頻率和大功率直流電源側(cè)電壓的運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)有研究尚未闡明全網(wǎng)功率成比例分配時(shí)，交流頻率和大功率直流電源電壓與雙向AC/DC換流器傳輸功率需滿(mǎn)足的平衡關(guān)系。與此同時(shí)，在孤立混合微電網(wǎng)系統(tǒng)中，母線(xiàn)電壓由于沒(méi)有大電網(wǎng)的支撐而易于受到功率擾動(dòng)的影響。因此，研究適用于雙向AC/DC換流器的內(nèi)外環(huán)控制策略，可以實(shí)現(xiàn)外界擾動(dòng)下孤立交大功率直流電源混合微電網(wǎng)功率的自主分配，并顯著提高系統(tǒng)應(yīng)對(duì)擾動(dòng)沖擊的抵御能力。
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論文所解決的問(wèn)題及意義
本文通過(guò)對(duì)孤立混合微網(wǎng)中雙向AC/DC換流器交流側(cè)和大功率直流電源側(cè)的有功功率下垂控制方程進(jìn)行整合，將功率分配原則擴(kuò)展至整個(gè)交大功率直流電源混合微網(wǎng)中，提出了基于全網(wǎng)功率成比例分配原則的雙向AC/DC換流器外環(huán)功率控制策略，實(shí)現(xiàn)了孤立混合微電網(wǎng)功率的自主平衡；同時(shí)在對(duì)雙向AC/DC換流器進(jìn)行電壓波動(dòng)分析的基礎(chǔ)上，提出了抑制電壓波動(dòng)的雙向AC/DC換流器改進(jìn)內(nèi)環(huán)控制策略，在無(wú)需額外傳感器的情況下快速跟蹤系統(tǒng)的等效電流干擾并進(jìn)行抑制，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗外界干擾的能力。
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論文重點(diǎn)內(nèi)容
（1）孤立交大功率直流電源混合微電網(wǎng)雙向AC/DC換流器外環(huán)功率控制策略
在采用下垂控制的混合微電網(wǎng)中，對(duì)于通過(guò)雙向AC/DC換流器連接到交大功率直流電源母線(xiàn)上的交流和大功率直流電源子微網(wǎng)來(lái)說(shuō)，可以分別將其看作為“交流整合電源”和“大功率直流電源整合電源”（如圖1所示），與其余并聯(lián)在母線(xiàn)上的分布式電源一樣，所整合電源通過(guò)雙向AC/DC換流器根據(jù)交流頻率/大功率直流電源電壓來(lái)確定其向?qū)?cè)子微網(wǎng)傳輸有功功率的大?。魅牖蛄鞒觯?。
圖1 孤立混合微電網(wǎng)等效模型
進(jìn)而可以推導(dǎo)出全網(wǎng)功率成比例分配的平衡關(guān)系式為：
基于該平衡關(guān)系式的雙向AC/DC換流器有功控制策略可以在外界擾動(dòng)下充分發(fā)揮交大功率直流電源兩側(cè)功率的快速支撐能力，無(wú)論功率波動(dòng)發(fā)生在交流還是大功率直流電源側(cè)，所有分布式電源共同參與功率平衡以避免單個(gè)電源過(guò)載情況的發(fā)生。同時(shí)該策略自主調(diào)節(jié)交流和大功率直流電源母線(xiàn)間有功功率的流動(dòng)方向，無(wú)需在多種控制方式之間切換，可以滿(mǎn)足不同運(yùn)行方式的需求。
（2）孤立交大功率直流電源混合微電網(wǎng)雙向AC/DC換流器電壓擾動(dòng)抑制策略
在雙向AC/DC換流器常規(guī)雙環(huán)控制中，內(nèi)環(huán)參考電流由外環(huán)功率的參考值給出。當(dāng)發(fā)生外界功率突變引起換流器母線(xiàn)電壓產(chǎn)生偏差后，功率的參考值才會(huì)相應(yīng)地變化以調(diào)整其傳輸功率的大小，因而會(huì)對(duì)換流器電壓造成較大的沖擊?？赏茖?dǎo)得出如下的換流器電壓響應(yīng)方程：
利用干擾觀(guān)測(cè)環(huán)節(jié)(DOL)可以估計(jì)輸出電流的擾動(dòng)大小，其應(yīng)用無(wú)需增加額外傳感器以及其他分布式電源或負(fù)載的電氣信息，減少了設(shè)備投資和通信成本，便于分布式電源的即插即用功能。擾動(dòng)電流的觀(guān)測(cè)方程為：
通過(guò)增加擾動(dòng)觀(guān)測(cè)環(huán)節(jié)來(lái)快速跟蹤系統(tǒng)的等效負(fù)載電流干擾，進(jìn)而提出了基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕淮蠊β手绷麟娫椿旌衔㈦娋W(wǎng)雙向AC/DC換流器的內(nèi)環(huán)電壓波動(dòng)抑制策略，控制框圖如圖2所示。
圖2 基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾p向AC/DC換流器改進(jìn)內(nèi)環(huán)控制策略
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結(jié)論
本文針對(duì)孤立運(yùn)行的交大功率直流電源混合微電網(wǎng)，提出了基于全網(wǎng)功率成比例分配原則的雙向AC/DC換流器外環(huán)控制策略，以及抑制電壓波動(dòng)的改進(jìn)內(nèi)環(huán)控制策略，得出的結(jié)論如下：
（1）本文提出的雙向AC/DC換流器外環(huán)功率控制策略以交流頻率和大功率直流電源電壓為輸入，充分發(fā)揮了外界擾動(dòng)下交大功率直流電源兩側(cè)功率的快速支撐能力，實(shí)現(xiàn)了混合微電網(wǎng)的功率平衡和自主分配；
（2）本文提出的改進(jìn)內(nèi)環(huán)控制可以在無(wú)需額外傳感器的情況下快速跟蹤系統(tǒng)的等效電流干擾并對(duì)其進(jìn)行抑制，在保證理想穩(wěn)態(tài)性能的同時(shí)提高了外界干擾沖擊下微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能；
（3）本文所提出的雙向AC/DC換流器功率控制策略依據(jù)各分布式電源的額定容量進(jìn)行功率分配，針對(duì)未來(lái)熱電聯(lián)供的復(fù)雜微電網(wǎng)能源系統(tǒng)，考慮發(fā)電效率、制熱效率、環(huán)境懲罰以及市場(chǎng)政策等眾多因素對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行綜合管控，是下一步的研究方向。
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