交直流混合配电网的运行模式和协调控制方法
《基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略》范文

《基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略》篇一一、引言随着电力系统的不断发展,交直流混合配电系统逐渐成为电力系统的重要组成部分。
其中,固态变压器作为一种新型的电力设备,具有快速响应、高效率、高可靠性等优点,被广泛应用于交直流混合配电系统中。
然而,交直流混合配电系统的协调运行控制策略对于保证系统的稳定性和可靠性至关重要。
因此,本文将重点探讨基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略。
二、交直流混合配电系统概述交直流混合配电系统是指将交流电和直流电混合在一起的配电系统。
该系统具有灵活、高效、节能等优点,广泛应用于城市电网、工业园区、数据中心等场合。
然而,由于交直流混合配电系统中存在多种电源和负荷,其协调运行控制难度较大。
三、固态变压器及其在交直流混合配电系统中的应用固态变压器是一种新型的电力设备,具有快速响应、高效率、高可靠性等优点。
与传统的变压器相比,固态变压器具有更高的灵活性和可控制性,可以实现对电力系统的实时监测和控制。
在交直流混合配电系统中,固态变压器可以实现对交流电和直流电的转换和调控,保证系统的稳定性和可靠性。
四、基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略为了实现交直流混合配电系统的协调运行,需要采用合适的控制策略。
基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略主要包括以下几个方面:1. 监测与检测:通过安装传感器和监测装置,实时监测交直流混合配电系统中各节点的电压、电流、功率等参数,以及固态变压器的运行状态。
2. 优化调度:根据实时监测的数据,采用优化调度算法,对交直流混合配电系统中的电源和负荷进行调度,保证系统的稳定性和经济性。
3. 固态变压器的控制:通过控制固态变压器的输入和输出电压、电流等参数,实现对交直流混合配电系统的调控。
具体而言,可以根据系统的运行状态和需求,调整固态变压器的运行模式和参数,保证系统的稳定性和可靠性。
4. 故障诊断与恢复:当交直流混合配电系统中出现故障时,采用故障诊断技术快速定位故障位置和原因,并采用恢复策略保证系统的正常运行。
交直流混合主动配电网规划与运行分析

交直流混合主动配电网规划与运行分析摘要:本论文研究了交直流混合主动配电网的规划与运行分析,通过系统性的研究,提出了一种有效的方法来解决电力系统中的混合配电问题。
通过分析交直流混合主动配电网的特点和需求,我们提出了相应的规划和运行策略,以提高系统的效率和可靠性。
这项研究对未来电力系统的发展和改进具有重要意义。
关键词:交直流混合,主动配电网,规划,运行分析,电力系统引言随着电力系统的不断发展和改进,交直流混合主动配电网已成为一个备受关注的领域。
这种新型电力系统结合了交流电和直流电的特点,具有更高的灵活性和可控性。
本论文旨在研究交直流混合主动配电网的规划和运行分析,以满足未来电力系统的需求。
一、交直流混合主动配电网的特点1.1 混合能源集成在现代电力系统中,能源多样性已经成为一个关键问题。
传统的交流电网主要依赖于化石燃料发电,而在新能源领域,太阳能和风能等可再生能源逐渐崭露头角。
交直流混合主动配电网的特点之一就是它能够有效地集成多种能源。
这意味着系统可以接受来自太阳能电池、风力涡轮机、燃料电池等多种能源的供电,并将它们整合到一个单一的电力系统中。
在混合主动配电网中,太阳能电池和风力涡轮机等可再生能源可以通过直流输入,而传统的家庭用电设备通常使用交流电。
这就要求系统具备能够在交直流之间进行能量转换的能力。
因此,逆变器和变流器等设备在混合主动配电网中具有至关重要的地位,它们能够将直流电能转化为交流电,或者反之。
通过这种方式,系统能够实现电能的有效传输和分配。
此外,混合主动配电网还可以利用电池和储能系统,将多余的电能储存起来,以备不时之需。
这种灵活性对于应对不稳定的可再生能源产量非常重要,因为太阳能和风力发电会受到天气条件的影响。
通过储能系统,系统可以在能源产量充足时储存电能,并在需求高峰时释放,以平衡供需之间的差异。
1.2 高效能源转换混合主动配电网的另一个显著特点是其高效能源转换能力。
传统的交流电输电和分配系统存在能量转换损失,因为能源需要多次从交流转化为直流,再从直流转化为交流。
交直流混合配电网的运行模式和协调控制方法

交直流混合配电网的运行模式和协调控制方法是保证其高效可靠运行需要解决的关键技术之一。
针对这一问题,提出了一种交直流混合配电网的协调控制方法,详细分析了交直流混合配电网在正常运行和交流侧短路故障情况下的运行模式,给出了不同运行模式下互联装置、储能系统和光伏发电单元的控制框图。
最后通过Matlab/Simulink 仿真软件进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。
0引言能源危机和环境污染问题已经引起了世界各国的广泛关注,大力开发和利用可再生能源进行并网发电是解决上述问题的主要措施。
在目前配电网中,交流配电网仍然为主流形式,其更加适合交流分布式电源接入,而接入直流分布式电源和储能单元时需要电力电子装置实现能量转换,增加了能量转换次数和投资成本,降低了工作效率。
随着直流负荷的不断增加,直流配电网的研究得到了快速发展,与传统交流配电网相比,直流配电网具有转换次数少、效率高、成本低、控制结构简单、无需考虑频率和相位以及无功补偿设备等优势。
尽管直流配电网具有特有的优势,然而由于交流配电网基础设施完善、交流电源和负载的长期存在,直流配电网难以取代交流配电网;此外,在交流配电网和直流配电网中,直流负载和交流负载的供电需要经过AC/DC和DC/AC变换器进行能量转换。
而采用交直流混合配电网,交流负载和直流负载可以分别接入交流母线和直流母线,减小能量转换环节,降低成本,使得交直流负载更易于接入系统,因此交直流混合配电网是未来配电网的发展趋势。
交直流混合配电网中通常集成了多个柔性互联装置、分布式发电单元、负载单元以及储能单元,如何实现多个单元之间的协调控制以确保整个系统安全可靠运行是交直流混合配电网发展的主要技术挑战。
针对这一问题,提出了交直流混合配电网的协调控制方法,考虑了交直流混合配电网的正常运行和交流侧发生短路故障2种情况,给出了2种不同运行模式下不同单元的控制策略,并且通过仿真软件对所提出的控制策略进行了仿真研究。
交直储混合配电网功率协调优化方法、系统、设备和介质与流程

交直储混合配电网功率协调优化方法、系统、设备和介质与流程随着电网规模的不断扩大和能源转型趋势的推进,交直储混合配电网已成为未来电力系统建设的主要方式之一、为了更好地实现可靠供电和能源效率,交直储混合配电网需要实现功率协调的优化。
本文将介绍交直储混合配电网功率协调优化方法、系统、设备和介质与流程,并为未来电力系统的建设提供参考。
一、功率协调优化方法交直储混合配电网涉及不同的电源和负载,因此需要采用不同的功率协调优化方法来实现可靠供电和能源效率。
常见的功率协调优化方法包括:(1)基于遗传算法的功率优化方法。
遗传算法可以模拟生物进化的过程,通过优胜劣汰的方式筛选出最优解,能够快速找到最优解,提高系统的效率和可靠性。
(2)基于模糊控制的功率优化方法。
模糊控制能够模拟人类决策过程,通过模糊推理和模糊控制来实现对功率的控制,能够适应电力系统中各种复杂交互关系,提高系统的性能。
(3)基于神经网络的功率优化方法。
神经网络能够模拟人类大脑的学习能力,通过学习样本数据来建立模型,并通过反向传播算法训练神经网络,能够快速地预测功率变化,提高系统的效率和可靠性。
(4)基于机器学习的功率优化方法。
机器学习能够自动识别规律和模式,并通过学习数据来建立预测模型,能够适应复杂的电力系统和环境变化,提高系统的性能。
二、功率协调优化系统和设备为了实现交直储混合配电网的功率协调优化,需要采用先进的系统和设备。
常用的功率协调优化系统和设备包括:(1)集成平台。
集成平台通过集成各种智能设备和系统,提供统一的数据存储、处理和分析功能,能够快速地响应电力系统的变化和需求。
(2)智能控制器。
智能控制器通过采样和分析电力系统的数据,实现对功率的智能控制,能够提高系统的效率和可靠性。
(3)智能电表。
智能电表能够采集电量、功率、电压等实时数据,并通过通信技术与集成平台进行数据交互,能够提高用电效率和节能减排。
(4)智能配电箱。
智能配电箱通过集成智能电表和智能开关等设备,实现对用电负载的智能控制,能够提高配电效率和安全性。
混合多端高压直流输电运行与保护控制技术

混合多端高压直流输电运行与保护控制技术混合多端高压直流输电(HVDCT)是一种新型的输电技术,它能够有效解决传统交流输电系统存在的问题,并具有更高的能效和更好的稳定性。
本文将从混合多端高压直流输电的工作原理、保护控制技术以及应用前景等方面进行探讨。
混合多端高压直流输电是一种将直流电与交流电相结合的输电方式。
它通过将交流电转换为直流电,然后在输电过程中再将直流电转换为交流电,以实现电能的传输。
与传统的交流输电相比,混合多端高压直流输电具有以下优势。
混合多端高压直流输电可以减少输电损耗。
传统的交流输电系统存在电流损耗和电压损耗,而HVDCT系统则可以减少这些损耗,提高能源的利用效率。
其次,HVDCT系统具有更好的稳定性。
由于直流电的稳定性较好,可以减少电力系统的电压波动和频率波动,降低电力设备的故障率。
此外,HVDCT系统还具有较小的电磁辐射和电磁干扰,对环境和周围设备的影响较小。
为了保证混合多端高压直流输电系统的安全稳定运行,需要进行相应的保护控制。
保护控制技术是指通过对输电线路、变电站和终端设备进行监测和保护,实现对系统的安全控制和故障检测。
保护控制技术主要包括电流保护、电压保护、频率保护和故障检测等方面。
电流保护是HVDCT系统中最重要的保护控制技术之一。
它通过对输电线路中的电流进行监测和保护,及时发现和隔离电流异常,以防止电力设备的过载和短路。
电压保护主要是通过对输电线路和变电站的电压进行监测和保护,确保电压的稳定和安全。
频率保护则是对系统的频率进行监测和保护,避免频率异常导致的设备故障。
故障检测是保护控制技术中的重要环节,它通过对系统的状态进行监测和分析,及时发现和排除故障,保证系统的安全运行。
混合多端高压直流输电技术具有广阔的应用前景。
目前,HVDCT系统已经在国内外多个地区得到了广泛的应用。
比如在海上风电场的输电中,HVDCT系统可以有效减少输电损耗,提高风电场的发电效率。
此外,HVDCT系统还可以应用于大型能源互联网和智能电网的建设,以实现电力系统的高效、稳定和安全运行。
交直流混合微电网网络结构设计和模式切换控制策略

0引言目前,交流微电网仍然是微电网的主要形式,尽管交流微电网的研究已经取得了很多成果,但是还需要进一步解决分布式电源(distributed generation,DG)并联接入时带来的谐振、谐波等方面的影响。
相比于交流微电网,直流微电网系统无需考虑各DG之间的同步问题,在环流抑制上更具优势,且直流微电网只有与主网连接处需要使用逆变器,系统成本和损耗大大降低。
当下,智能电网的概念深入人心,其建设理念是以一种环境友好的、可持续的方式为数字社会提供可靠的、高质量的电能。
智能电网最主要的特点就是可以连接各种不同的交流和直流发电系统、储能系统以及各种不同的交直流负荷,以达到最优的运行效率。
在此背景下,单纯的交流微电网或直流微电网就表现出了局限性。
为了降低单纯的交流/直流微电网在应用中因多重AC/DC或DC/AC变换带来的功率损耗、谐波电流及控制难度,提高系统的可靠性和经济性,也为了各式各样的可再生能源和储能设备更好地接入微电网,研究交直流混合微电网具有重要意义。
1宁波交直流混合微电网网络结构设计1.1 交流微电网网络结构设计宁波交直流混合微电网位于华安电力办公大楼,有光伏发电20kWp。
现有的交流负荷为三相负荷(空调)160kW、单相负荷(照明)70kW;直流负荷根据调研情况基本为小功率电器。
基于此容量,按照表1,交流子微电网的电压等级选择AC 400V,不仅有成熟的示范工程经验可借鉴,也方便并网。
交流微电网部分通过并网开关与大楼AC 400V公用电网联接,接地方式采用TN-C-S。
1.2 直流微电网网络结构设计直流负荷的电压等级较多,分布较广;冗余式母线结构的可靠性高,但造价也很高,且项目中没有对电能质量要求很高的用电设备,故不选择此母线结构方式。
在有多种电压等级的用电设备的情况下,将直流微电网母线结构设计为双层式母线结构。
高压直流母线选择DC 400V,一方面跟国际接轨,借鉴相关成熟经验,另一方面随着智能电网的发展,DC 400V易于接纳更大功率的直流电器,且易于跟直流配电网并网运行。
直流配电网的电压协调控制策略

直流配电网的电压协调控制策略摘要:随着经济高速增长,对电力可靠性和质量的需求不断增加,传统配电网面临诸多挑战。
直流配电装置与传统配电装置相比,在配电、传输容量、电能质量和可靠性方面具有显着优势。
为保证不同条件下电压稳定,引入了直流电压协调策略,优化了直流电压偏差和下降控制。
关键词:直流配电网;协调控制直流配电系统的控制由于直流电网的惯性小和弱阻尼而比交流系统的控制困难,尽管直流电压的应用前景广阔。
功率平衡是电压系统中的唯一指标。
因此,控制直流电压对直流电网的运行和稳定性很重要。
一、直流配电网系统组成协调控制策略1.系统组成。
(1)和并网换流站。
直流配电网通过多层模块电平换流器(MMC)连接到交流主网。
系统正常运行时,主换流站调节直流电压,当主换流站停止运行或由于主网故障而失去调压能力时,电压仍由换流站控制,以保持系统稳定性。
(2)分布式电源。
直流配电网的分布式电源主要有两种:直流和交流电源。
正常运行过程中,连接端口电压和电流调节确保光伏系统采用最佳伏安特性曲线,开环桨距角通过控制,直驱动风机采用最佳风曲线工作,确保光伏阵列和直驱风机均遵循最大功率点(MPPT)模式,提高新能源利用率;作为规划系统时应考虑的问题,不要增加分布式电源的整体渗透率。
否则,会影响系统的操作安全性。
(3)储能设备。
直流母线通过双向直流电源变压器连接。
本文包含转换器buck/boost。
当电池使用电池放电且处于boost模式时,将提供直流母线。
变频器在给电池充电、在buck模式下加载直流母线时工作,并存储多个电源。
(4)负荷单位。
对于直流变换器或直流配电网,直流变换器可通过传输控制确保负载侧直流电压的稳定性。
当系统缺少有效输入且需要减载时,负荷切除的顺序由负荷优先级决定。
2.确定参考值稳态运行。
整个网络的状态变量,包括每个节点的直流电源和输入功率,取决于直流电源拓扑和直流电源的有效参考值。
为确保在特定工作状态下的功耗不受限制,应使用波动计算制定适当的计划。
《基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略》范文

《基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略》篇一一、引言随着电力系统的快速发展和技术的不断进步,交直流混合配电系统已成为现代电力系统的重要组成部分。
其中,固态变压器作为一种新型的电力设备,因其高效率、高可靠性及灵活的调控能力,在交直流混合配电系统中发挥着越来越重要的作用。
然而,交直流混合配电系统的复杂性及不确定性,对系统的协调运行控制策略提出了更高的要求。
因此,研究基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略,对于提高系统的供电可靠性、电能质量和经济性具有重要意义。
二、固态变压器技术概述固态变压器是一种采用现代电力电子技术实现电能变换和控制的设备。
其核心技术包括功率半导体器件、控制电路和冷却技术等。
与传统的油浸式变压器相比,固态变压器具有更高的转换效率、更快的响应速度、更灵活的调控能力和更长的使用寿命。
在交直流混合配电系统中,固态变压器可实现交流电和直流电的转换,对系统进行电压、频率和功率因数等参数的调节,提高系统的供电可靠性和电能质量。
三、交直流混合配电系统协调运行控制策略针对交直流混合配电系统的特点,本文提出基于固态变压器的协调运行控制策略。
该策略主要包括以下几个方面:1. 优化调度策略交直流混合配电系统的优化调度是保证系统协调运行的关键。
通过引入智能算法和优化理论,根据系统的实时运行状态和预测信息,制定合理的调度计划,使系统在满足负荷需求的前提下,实现经济、安全和环保的调度。
同时,利用固态变压器的灵活调控能力,对系统进行电压、频率等参数的调节,提高系统的供电可靠性和电能质量。
2. 协调控制策略交直流混合配电系统中的各个设备需要协同工作,才能保证系统的协调运行。
因此,需要制定协调控制策略。
该策略主要包括对固态变压器的控制策略、对交流电和直流电的转换控制策略以及对系统故障的应对策略等。
通过实时监测系统的运行状态,对各个设备进行协调控制,保证系统的稳定性和可靠性。
3. 故障诊断与恢复策略交直流混合配电系统中难免会出现故障,如何快速诊断故障并恢复系统运行是保证系统可靠性的重要措施。
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交直流混合配电网的运行模式和协调控制方法是保证其高效可靠运行需要解决的关键技术之一。
针对这一问题,提出了一种交直流混合配电网的协调控制方法,详细分析了交直流混合配电网在正常运行和交流侧短路故障情况下的运行模式,给出了不同运行模式下互联装置、储能系统和光伏发电单元的控制框图。
最后通过Matlab/Simulink仿真软件进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。
0.引言能源危机和环境污染问题已经引起了世界各国的广泛关注,大力开发和利用可再生能源进行并网发电是解决上述问题的主要措施。
在目前配电网中,交流配电网仍然为主流形式,其更加适合交流分布式电源接入,而接入直流分布式电源和储能单元时需要电力电子装置实现能量转换,增加了能量转换次数和投资成本,降低了工作效率。
随着直流负荷的不断增加,直流配电网的研究得到了快速发展,与传统交流配电网相比,直流配电网具有转换次数少、效率高、成本低、控制结构简单、无需考虑频率和相位以及无功补偿设备等优势。
尽管直流配电网具有特有的优势,然而由于交流配电网基础设施完善、交流电源和负载的长期存在,直流配电网难以取代交流配电网;此外,在交流配电网和直流配电网中,直流负载和交流负载的供电需要经过AC/DC和DC/AC变换器进行能量转换。
而采用交直流混合配电网,交流负载和直流负载可以分别接入交流母线和直流母线,减小能量转换环节,降低成本,使得交直流负载更易于接入系统,因此交直流混合配电网是未来配电网的发展趋势。
交直流混合配电网中通常集成了多个柔性互联装置、分布式发电单元、负载单元以及储能单元,如何实现多个单元之间的协调控制以确保整个系统安全可靠运行是交直流混合配电网发展的主要技术挑战。
针对这一问题,提出了交直流混合配电网的协调控制方法,考虑了交直流混合配电网的正常运行和交流侧发生短路故障2种情况,给出了2种不同运行模式下不同单元的控制策略,并且通过仿真软件对所提出的控制策略进行了仿真研究。
1.交直流混合配电网结构交直流混合配电网系统结构见图1,内部含有3个柔性互联装置,其直接通过直流母线进行互联,交流侧接有交流本地负载,直流侧集成了光伏发电单元,蓄电池储能系统以及直流负载,当直流负载电压等级与母线电压等级不匹配时可以通过DC/DC变换器进行转换。
交直流混合配电网通过采用柔性互联装置实现交流网络和直流网络互联,通过对互联装置的控制能够实现能量双向流动、功率因数可控和不间断供电等功能。
光伏发电单元由光伏电池板和Boost变换器构成,主要控制目标是实现最大功率跟踪。
储能单元采用蓄电池和双向buck-boost变换器构成。
采用交直流混合配电网,可以将直流负载直接接入或者通过DC/DC 变换器接入直流母线中减少能量转换次数,提升效率。
交流母线可以接入交流分布式发电单元和交流负载,在运行过程中,当直流网络内部功率出现缺额时可以通过交流网络提供支持,反之可以通过直流网络向交流网络提供功率支持。
在三端互联装置交流侧出现短路故障时,保护装置将会对故障区域进行隔离,可以改变互联装置的控制策略实现重要负载的不间断供电,提高系统可靠性。
2.运行模式和控制策略2.1运行模式交直流混合配电网存在2种运行情况:正常运行和交流侧发生短路故障。
下面分别对2种运行模式进行分析。
1)当正常运行时,光伏发电单元采用最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制策略实现太阳能最大化利用,为了避免蓄电池出现频繁充放电现象,设置正常运行情况下蓄电池储能系统工作在待机模式。
多个柔性互联装置采用直流下垂控制对直流网络负载功率进行均分,而交流负载功率主要由大电网提供。
2)当交流侧出现三相短路等故障时,保护装置会跳闸,同时使得互联装置的控制策略由直流下垂控制切换至恒压恒频(constant voltage constant frequency,CVCF)控制策略,以维持交流本地负载的电压和频率恒定,实现重要负载的不间断供电,而非故障侧互联装置仍然采用直流下垂控制维持直流电压在允许运行范围内。
在极端情况下,3个交流源均出现短路故障时,为了保证交流网络和直流网络的稳定运行,不仅需要切换互联装置的控制策略,同时需要启动蓄电池储能系统由待机模式转为直流下垂控制策略,保证直流系统稳定运行。
2.2控制模式为了保证交直流混合配电网在正常运行和交流侧发生短路故障情况下能够安全稳定运行,需要对不同单元的电力电子装置控制策略进行深入研究,下面分别对互联装置、储能单元和光伏单元的控制策略进行详细分析。
2.2.1互联装置的控制策略互联装置的控制框图见图2,主要包括直流下垂控制和CVCF控制策略。
图中:和Udc分别为互联装置直流电压参考值和实际值;idc为直流电流;为内环电流指令;为电感电流;和分别为交流电压参考值和实际值;Imax和Imin分别为电流最大值和最小值;gvsc为互联装置驱动信号。
图2互联直流装置的控制框图在正常运行情况,为了使多个换流站均分直流网络负载功率并且维持直流电压恒定,采用直流下垂控制策略。
直流下垂控制存在2种形式:直流电流和电压下垂法、功率和直流电压下垂法,在此选用前者,直流下垂控制等式可以表示为:式中:Udc(n)为第n台互联装置的直流电压,V;为直流电压参考值,V;k(n)为第n台互联装置的下垂系数,V/A;idc(n)为第n台互联装置变换器的直流电流,A。
由于线路阻抗的不一致导致多台互联装置输出直流电压不同,因此无法按照容量比例进行功率均分,为了抑制线路阻抗的影响,通常采用虚拟阻抗技术,增加虚拟阻抗来减小各支路阻抗的差异提高功率均分精度,通过合理的选取虚拟阻抗能够实现功率按照容量比例分配。
直流下垂控制策略通过下垂特性曲线生成直流电压参考值,然后采用直流电压外环和电流内环控制,其中电流内环采用静止坐标系下的控制策略,运用比例谐振调节器实现对交流电压误差信号的零稳态误差调节。
CVCF控制策略同样采用静止坐标系下控制,通过交流电压外环和输出电流内环控制实现交流侧电压和频率控制。
2.2.2蓄电池储能系统的控制策略蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的控制框图见图3。
图中:和Udcb 分别为BESS输出端直流电压参考值和实际值;kpb为下垂系数;idcb为储能系统输出直流电流;和Ib分别为蓄电池内环电流指令值和实际值;Pbmax和Pbmin分别为储能系统输出功率最大值和最小值;gb为储能系统的驱动信号。
图3蓄电池储能系统的控制结构储能系统包括直流下垂控制和停止控制。
在正常运行情况下,多端互联变换器负责控制直流母线电压,而储能系统此时处于停止模式,设置电流指令值为0,通过闭环控制使得实际输出电流为零。
在交流侧发生三相短路故障时,保护装置跳闸隔离故障区域,由于互联装置的交流侧失去外部电网的电压和频率支撑,因此需要调整互联装置的控制策略使其切换到CVCF控制,此时需要通过直流网络向交流网络提供功率支持,蓄电池储能系统由停止模式切换到直流下垂控制模式,维持直流电压在允许范围内。
2.2.3光伏发电系统控制策略光伏发电系统的控制框图见图4,图中:和Udcv分别为光伏发电系统输出端直流电压参考值和实际值;kpv为下垂系数;idcv为光伏系统输出直流电流;和Iv分别为内环电流指令值和实际值;Ivmax和Ivmin分别为输出电流最大值和最小值;Upv和Ipv分别为光伏电池板输出电压和电流;gpv为光伏发电系统的驱动信号。
图4光伏发电系统的控制框图光伏发电系统主要包括MPPT控制和直流下垂控制。
MPPT方法采用扰动观察法,通过检测电池电压和电流送入MPPT模块得到占空比,直接控制升压变换器开关管,实现最大功率跟踪。
直流下垂控制主要应用于蓄电池SOC达到上限时,将光伏发电单元切换到直流下垂控制,实现降功率运行。
3.仿真验证和分析为了验证所提出控制算法的有效性,采用Maltab/Simulink仿真软件进行仿真研究,系统结构见图1。
设置三端互联变换器额定功率为60kW;交流电压为380V/50Hz;直流母线电压为800V;三端柔性互联装置的交流侧负载之和为90kW,其中重要负荷为30kW、非重要负荷为60kW,且分布对称;直流负载为45kW,其中重要负荷为15kW、非重要负荷为30kW;2个光伏发电系统的额定功率为30kW;为了保证重要负荷不间断供电,储能系统额定功率为60kW,蓄电池容量为40Ah。
3.1单台换流站交流侧短路故障情况首先对单台换流站交流侧发生短路故障情况进行仿真研究,仿真结果见图5。
图5单台换流站交流侧短路故障情况的仿真结果图5中初始条件光照强度为800W/m2,直流网络负载为45kW,直流电压由三端柔性互联装置进行控制,直流电压在允许运行范围内,为了减小蓄电池频繁充电和放电次数,储能系统处于待机状态。
在0.5s时,光照强度由800W/m2突变到1000W/m2,光伏输出功率增加且大于直流负载功率,因此多余的功率可以通过柔性互联装置传输给电网。
在1s时,换流站3交流侧出现短路故障,断路器跳闸隔离故障区域,换流站3由直流下垂切换到CVCF控制维持交流电压和频率不变,输出功率为10kW提供给重要负载,换流站1和2仍然采用直流下垂控制维持直流电压在允许运行范围内。
在1.5s时,直流网络内部非重要负载由30kW减小到20kW,经过调整直流电压能够保持稳定。
在2s时,电网故障清除,换流站3由CVCF 控制切换到直流下垂控制,三端换流站同时控制直流电压且实现功率均分。
3.2三台换流站交流侧短路故障情况对三台换流站交流侧发生短路故障情况进行仿真研究,仿真结果见图6。
图63台换流站交流侧短路故障情况的仿真结果图6给出了三台换流站交流侧短路故障情况下的仿真结果。
在初始条件下,光照强度为800W/m2,直流网络负载为15kW重要负荷,交流侧接入30kW的重要负荷。
在0.5s时,三台换流站交流侧均发生短路故障,为了保证重要负荷不间断供电,三台换流站由直流下垂控制切换为CVCF控制保证交流本地电压幅值和频率恒定,并且启动直流网络内部蓄电池储能系统由待机模式切换至直流下垂控制维持直流电压在允许范围内。
在1s时光照强度突变至1000W/m2,光伏发电单元输出功率增加,储能吸收功率增加。
在1.5s时,直流负荷增加了20kW,此时分布式发电单元输出功率小于负载需求功率,因此储能系统放电运行补偿功率的不足;在2s时,直流负荷减小了20kW,此时储能系统充电运行,因此可以看出在光照强度变化和负载投切情况下储能变换器都能够保证直流电压在允许运行范围内,系统动态和稳态性能良好。
4.结语本文提出了含柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法。