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专利号: 2022100699241
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-06-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法,其特征在于,步骤包括:S1.建立并网和离网模式的切换的交直流混合微电网;

S2.在离网模式下,各部分子网需要独自支撑母线的电压和频率,储能电池的输出功率受荷电状态因素影响,确定储能电池的输出功率表达式为:*

式中,Pi是储能电池的额定输出功率, 为荷电状态SOC正常情况下的额定输出功率,SOCde是储能电池开始以指数衰减函数降低其输出功率的阈值点,kS为输出功率的衰减系数;

S3.通过标幺化下的比例积分下垂控制,利用频率控制对储能电池的进行功率约束,实现储能电源的功率限制,交流子网的控制表达式如下所示:Vi.pu=1‑nQi.pu式中,mp、mi分别为储能电池的交流有功PI下垂系数,S是频域中的复变量,Pi.pu是第i个储能电池输出有功功率的标幺化值,n是储能电池的无功功率下垂系数,Qi.pu是第i个储能电池输出无功功率的标幺化值;

S4.采用分布式通讯网络结构,将储能电池的下垂输出电压构造成为直流子网的公共变量,直流子网的分布式控制的表达式为:Vdci.pu=1‑k(Pi.pu‑1)+δV式中,Vdci.pu和Pi.pu为第i个直流子网的储能电池的输出电压和输出功率的标幺值,k为P‑V下垂系数,δV为在P‑V下垂控制中的分布式控制项,ENi为使能信号,kp2是直流分布式功率均分控制器的功率均分参数,ki2是直流分布式功率均分控制器的控制参数,kp3是直流分布式功率约束控制器的功率约束系数,k,i3是直流分布式功率约束控制器的控制参数,s为频域复变量, 代表使能信号的取反值;

S5.互联变换器采用自适应下垂控制,使其具有电网支撑能力,提高系统的稳定性,其互联变换器的具体控制表达式为:*

ωic=ω‑mp(Pic‑1)+δω其中,kp5,ki5分别是互联变换器自适应下垂控制的比例、积分系数,ω*是系统频率的额定值,mp交流子网的比例调节系数,Pic为互联变换器的有功功率,δω表示频率附加项,Vdc,pu表示直流子网直流电压的标幺值,λ为标幺化比例系数,fpu表示系统频率的标幺值;

S6.在稳态运行下,直流子网和交流子网的电压频率标幺值相同,交直流子网的功率水平一致,实现了混合微电网的全局功率均分。

2.根据权利要求1所述考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法,其特征在于,下垂控制的表达式为:

* *

ωi=ω‑mp(Pi‑Pi)*

Vi=V‑nQi

*

式中:m、n分别为储能电池的有功和无功下垂系数,ωi和ω 为第i个储能电池的输出频*

率和额定频率,Vi和V为第i个储能电池的输出电压和额定电压,Pi和Qi为第i个储能电池的输出有功和无功功率。

3.根据权利要求1所述考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法,其特征在于,标幺化的计算表达式为:

其中x为ω,V,P,Q

*

式中,xreal为系统的变量实名值,x为系统的变量额定值。

4.根据权利要求1所述考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法,其特征在于,当Pi.pu超过归一化功率1时,积分下垂控制被激活,使能信号ENi从0转向1。

5.根据权利要求1所述考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法,其特征在于,分布式通讯网络结构为双向稀疏的低带宽通讯网络结构。

6.根据权利要求1所述考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法,其特征在于,当储能输出功率大于标幺额定值1时,使能信号ENi由1变为0,进入功率约束模式。

7.根据权利要求1所述考虑功率约束的孤岛交直流混合微网控制方法提供交直流混合微网控制系统,其特征在于,包括交流子网、交流母线、直流子网、直流母线和互联变流器,交流子网与交流母线连接,直流子网与直流母线连接,交流母线和直流母线通过互联变流器连接。

8.根据权利要求7所述考虑功率约束的交直流混合微网控制系统,其特征在于,所述直流子网包括光伏板、储能电池的一种或多种。

9.根据权利要求7所述考虑功率约束的交直流混合微网控制系统,其特征在于,所述交流子网包括风力发电机、燃油发电机、大电网和储能电池的一种或多种。

10.据权利要求8所述考虑功率约束的交直流混合微网控制系统,其特征在于,所述大电网通过静态开关连接到交流母线。