CN108512212A - 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法 - Google Patents

接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108512212A
CN108512212A CN201810345844.8A CN201810345844A CN108512212A CN 108512212 A CN108512212 A CN 108512212A CN 201810345844 A CN201810345844 A CN 201810345844A CN 108512212 A CN108512212 A CN 108512212A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
direct current
control
current distribution
distributed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810345844.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108512212B (zh
Inventor
彭勇刚
王晓明
韦巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201810345844.8A priority Critical patent/CN108512212B/zh
Publication of CN108512212A publication Critical patent/CN108512212A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108512212B publication Critical patent/CN108512212B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12—Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

本发明涉及新能源发电直流配电技术，旨在提供一种接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法。本发明是以直流变压器实现高低电压直流母线之间互联，实现高低电压直流之间的电压等级变换和隔离。通过多有分布式电源的下垂控制以及高低电压直流间直流变压器的恒变比控制，实现了整个直流配网区域内的能量无缝流动而不需要切换控制模式。当工作在主从控制模式时只需一侧有一个电压支撑源即可实现整个配网区域的电压恒定，而整个高低压直流配网区域内功率的流动和控制模式的变换都不需要更改直流变压器的控制模式，实现了多电压等级或多区域直流配网的一体化控制，大大降低了直流配网的控制难度。

Description

接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法
技术领域
本发明涉及一种多电压等级直流配网***的运行与控制方法，属于新能源发电直流配电技术领域。
背景技术
直流分布式发电***由于其高效率、易控的特性而得到越来越广泛的关注。未来直流配电及交直流混合配电是发展的趋势。直流配网通常有不同的供电区域和不同的直流电压等级以实现不同类型负荷的需求。
直流配网领域不同电压等级之间通常通过DC/DC电力电子变压器实现互联和电压变换，目前DC/DC变换技术有隔离型和非隔离型，隔离型DC/DC能够实现不同直流电压等级之间的电器隔离和故障隔离，因此具有重要的应用意义。目前直流配电领域或者电源领域DC/DC变换模块的控制技术以电流型控制和电压型控制为主，其中电压型控制应用更为广泛。DC/DC变流器电压型控制方法以其中一端直流电压为控制目标，可以实现高低压直流侧的能量的双向流动。要实现反向电压支撑时必须切换控制模式，因此对于结构复杂、接入高密度分布式电源的直流配网而言，其运行场景和控制模式多变，无法通过主动集中控制的方式对每一个DC/DC变流器实现直接控制。因此目前直流配网在直流微网领域研究较多，而扩展到接入大规模分布式电源的直流配网时则遇到很多问题，研究成果也较少。本发明则时时针对这一问题，提出了一种新型的直流配网中DC/DC直流变压器控制方法及整个直流配网的运行控制模式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有直流配电控制技术中的不足，提出了一种接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法，不同直流电压等级母线之间通过直流变压器互联，提出了一种直流变压器的新型的控制模式，进而实现整个多电压等级直流配网的分布式控制。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
本发明提供一种接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法，所述多电压等级直流配网中包含两个或两个以上不同电压等级的直流母线，分别接入了与各自运行电压相匹配的分布式电源、负荷和储能设备；在相邻电压等级的两条直流母线中，较高电压的直流母线称为高电压直流母线，较低电压等级直流母线称为低电压直流母线；高低电压直流母线之间通过直流变压器实现互联，实现高低电压直流之间的电压等级变换和隔离；
所述多电压等级直流配网分布式控制方法，包括分布式控制和主从控制两种模式；
(1)在分布式控制模式下，直流配网内各设备的运行控制策略如下：
(1.1)直流变压器的控制模式为恒电压变比控制，实现高电压直流和低电压直流之间的恒定电压比控制，直流变压器的恒定电压变比为互联的高低电压直流母线的额定值之比；
(1.2)直流变压器两侧的分布式电源、负荷和储能设备工作在下垂控制方式，实现高低电压直流母线的负荷波动平抑和功率平衡；其中，两侧的分布式电源通过直流变压器的恒电压增益控制实现整体的互动；
(1.3)由于直流变压器的恒电压增益控制，当其一侧电压发生变换时，另一侧电压也对应变化；此时，两侧的分布式电源或者储能设备通过下垂控制实现功率的平衡控制，抑制本侧或者另外一侧负荷的变化或者分布式电源出力的变换；
(2)当需要实现直流电压的恒定控制时，整个直流配网切换到主从控制模式，在该模式下直流配网内各设备的运行控制策略如下：
(2.1)直流配网中直流变压器的控制模式仍保持恒电压变比控制；
(2.2)以高电压直流母线或低电压直流母线其中一侧的某个分布式电源或者储能设备作为主电源，使其工作在电压控制模式，用于实现额定的电压控制，稳定本侧直流电压；由于直流变压器的恒电压变比控制作用，另一侧的直流电压也为额定的恒定值；
(2.3)同时，其他分布式电源工作在最大功率跟踪模式、PQ模式或下垂控制模式；
(2.4)未作为主电源的储能设备工作在PQ模式或下垂模式。
本发明中，在所述多电压等级直流配网中，各直流母线的电压等级在10kV～48V。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
当分布式电源或者负荷变换、分布式电源即插即用时，通过多有分布式电源的下垂控制以及高低电压直流间直流变压器的恒变比控制，实现了整个直流配网区域内的能量无缝流动而不需要切换控制模式。另外当工作在主从控制模式时只需一侧有一个电压支撑源即可实现整个配网区域的电压恒定，而整个高低压直流配网区域内功率的流动和控制模式的变换都不需要更改直流变压器的控制模式，实现了多电压等级或多区域直流配网的一体化控制。这样在直流配网各种工况及控制模式下，直流变压器的控制模式都不需要变化，大大降低了直流配网的控制难度。
附图说明
图1为主流配网结构示意图；
图2为隔离型恒电压增益DC/DC直流变压器内部结构图；
图3为恒电压增益直流变压器控制方法控制框图。
图1中的附图标记为：1分布式电源；2负荷；3储能设备；4分布式电源；5负荷；6储能设备；7直流变压器；8高电压直流母线；9低电压直流母线。
具体实施方式
下面以一个两个电压等级直流配网为例进行说明。根据本发明的基本原理，其他类似结构和方法都属于本发明的范围。
如图1所示，多电压等级直流配网中包含两个(或两个以上)不同电压等级的直流母线，各直流母线的电压等级在10kV～48V之间。在相邻电压等级的两条直流母线中，较高电压的直流母线称为高电压直流母线8，较低电压等级直流母线称为低电压直流母线9，两者通过直流变压器7实现互联，实现高低压直流间的电压等级变换和隔离。高电压直流母线8上可以接入大量与运行电压相匹配的分布式电源1，储能设备3以及各种高压负荷2。低电压直流母线9上也可以接入大量与运行电压相匹配的的低压分布式电源4，储能设备6以及低压负荷5等。直流配网中不限于两个电压等级，可以根据需要设置多个，相邻电压等级之间都通过直流变压器7实现互联。
图2为典型的隔离型电力电子实现的直流变压器7内部结构原理图，高压侧通过中间的高频变压器实现隔离。直流电压器7的恒定电压控制方法如附图3所示，为恒定控制高压侧电压和低压侧电压的比例不变，实现对交流变压器的功能模拟。这样在直流配网各种工况及控制模式下，直流变压器7的控制模式都不需要变化，大大降低了直流配网的控制难度。
基于直流变压器7互联的直流配网的运行控制方法，包括分布式控制模式和主从控制模式。
1、在分布式控制模式下，整个直流配网内各主要设备运行控制策略如下：
(1.1)直流配网中直流变压器7控制模式为恒电压变比控制(或者称为恒电压增益控制方式)，实现高压直流和低压直流之间的恒定电压控制，在任何情况下基于电力电子的直流变压器控制模式不需要变化。通过恒电压增益控制的直流变压器实现了高低电压直流母线的无缝连接，可以实现高低压侧能量的双向流动。也可以实现高低压之间的相互支撑。
(1.2)直流变压器的恒定电压变比或者恒定电压增益为互联的高低电压直流母线额定值之比，如本例中如果高电压直流母线为800V,低电压直流母线为400V，则恒定的电压变比或者电压增益为800:400＝2。
(1.3)高电压直流母线8和低电压直流母线9上的分布式电源1、4都工作在下垂控制方式，可以实现高低压直流母线的负荷波动平抑和功率平衡。高低电压直流母线上的分布式电源1、4通过直流变压器7的恒电压增益控制实现了整体的互动。
(1.4)高电低压直流母线上储能设备3、6也工作在下垂控制模式，通过直流变压器7的恒电压增益控制实现了整体的互动。
(1.5)由于直流变压器7的恒电压比例控制，当一侧电压发生变换时，另一侧电压对应变化，这样两侧的分布式电源1、4或者储能设备3、6通过下垂控制则会实现功率的平衡控制，抑制本侧或者另外一侧负荷2、5的变化或者分布式电源1、4出力的变换。
2、当需要实现直流电压的恒定控制时，整个配网可以切换到主从控制模式。主从控制模式下，直流配网下各主要设备控制策略如下：
(2.1)直流配网中直流变压器7控制模式仍然为恒电压变比控制(或者称为恒电压增益控制方式)，实现高压直流和低压直流之间的恒定电压控制，在任何情况下直流变压器7控制模式不需要变化。通过恒电压增益控制的直流变压器7实现了高低压直流母线的无缝连接，可以实现高低压侧能量的双向流动。
(2.2)可以使其中一侧某一个分布式电源1、4或者储能设备3、6中任意一个当做主电源，使其工作在电压控制模式，实现额定的电压控制，稳定本侧直流电压，由于直流变压器的恒电压变比控制，则另一侧的直流电压也为额定和恒定值。如本实例选择储能设备3作为主电源，工作在电压控制模式，实现高电压侧直流恒定，这样高电压侧直流母线稳定在800V，由于直流变压器7工作在恒电压比控制模式，低电压侧直流电压也为恒定的额定值，稳定在400V。
(2.3)此时分布式电源1、4可以工作在最大功率跟踪模式或者PQ模式，或者下垂控制模式。本例中分布式电源1、4工作在最大功率跟踪模式，最大化利用可再生能源。
(2.4)未作为主电源的储能设备6可以工作在PQ模式或者下垂，本例中储能设备6选择工作在下垂模式。

Claims (2)

1.一种接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法，其特征在于，所述多电压等级直流配网中包含两个或两个以上不同电压等级的直流母线，分别接入了与各自运行电压相匹配的分布式电源、负荷和储能设备；在相邻电压等级的两条直流母线中，较高电压的直流母线称为高电压直流母线，较低电压等级直流母线称为低电压直流母线；高低电压直流母线之间通过直流变压器实现互联，实现高低电压直流之间的电压等级变换和隔离；
所述多电压等级直流配网分布式控制方法，包括分布式控制和主从控制两种模式；
(1)在分布式控制模式下，直流配网内各设备的运行控制策略如下：
(1.1)直流变压器的控制模式为恒电压变比控制，实现高电压直流和低电压直流之间的恒定电压比控制，直流变压器的恒定电压变比为互联的高低电压直流母线的额定值之比；
(1.2)直流变压器两侧的分布式电源、负荷和储能设备工作在下垂控制方式，实现高低电压直流母线的负荷波动平抑和功率平衡；其中，两侧的分布式电源通过直流变压器的恒电压增益控制实现整体的互动；
(1.3)由于直流变压器的恒电压增益控制，当其一侧电压发生变换时，另一侧电压也对应变化；此时，两侧的分布式电源或者储能设备通过下垂控制实现功率的平衡控制，抑制本侧或者另外一侧负荷的变化或者分布式电源出力的变换；
(2)当需要实现直流电压的恒定控制时，整个直流配网切换到主从控制模式，在该模式下直流配网内各设备的运行控制策略如下：
(2.1)直流配网中直流变压器的控制模式仍保持恒电压变比控制；
(2.2)以高电压直流母线或低电压直流母线其中一侧的某个分布式电源或者储能设备作为主电源，使其工作在电压控制模式，用于实现额定的电压控制，稳定本侧直流电压；由于直流变压器的恒电压变比控制作用，另一侧的直流电压也为额定的恒定值；
(2.3)同时，其他分布式电源工作在最大功率跟踪模式、PQ模式或下垂控制模式；
(2.4)未作为主电源的储能设备工作在PQ模式或下垂模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多电压等级直流配网中，各直流母线的电压等级在10kV～48V。
CN201810345844.8A 2018-04-18 2018-04-18 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法 Active CN108512212B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810345844.8A CN108512212B (zh) 2018-04-18 2018-04-18 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810345844.8A CN108512212B (zh) 2018-04-18 2018-04-18 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108512212A true CN108512212A (zh) 2018-09-07
CN108512212B CN108512212B (zh) 2020-11-13

Family

ID=63382598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810345844.8A Active CN108512212B (zh) 2018-04-18 2018-04-18 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108512212B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111313713A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 清华大学 一种大规模直流变压器的分布式控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7116014B1 (en) * 2002-01-19 2006-10-03 Edward Herbert Method and apparatus for stabilizing “DC-DC Transformers” in a distributed power system using remote sense
CN101931238A (zh) * 2010-04-29 2010-12-29 浙江省电力试验研究院 基于主从策略的微网***协调控制方法
CN102185341A (zh) * 2011-04-14 2011-09-14 天津大学 基于主从控制策略微网的主电源双模式运行控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7116014B1 (en) * 2002-01-19 2006-10-03 Edward Herbert Method and apparatus for stabilizing “DC-DC Transformers” in a distributed power system using remote sense
CN101931238A (zh) * 2010-04-29 2010-12-29 浙江省电力试验研究院 基于主从策略的微网***协调控制方法
CN102185341A (zh) * 2011-04-14 2011-09-14 天津大学 基于主从控制策略微网的主电源双模式运行控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李霞林等: "直流微电网关键技术研究综述", 《中国电机工程学报》 *
石巍等: "CLLC型模块化输入串联输出并联直流变压器", 《南方电网技术》 *
胡辉勇等: "主从控制下直流微电网稳定性分析及有源阻尼控制方法", 《电网技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111313713A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 清华大学 一种大规模直流变压器的分布式控制方法
CN111313713B (zh) * 2020-02-27 2021-08-24 清华大学 一种大规模直流变压器的分布式控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108512212B (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Malik et al. A generalized droop strategy for interlinking converter in a standalone hybrid microgrid
CN104810850B (zh) 非重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法
CN104319816A (zh) 一种光储交直流混合微电网***及其控制方法
CN206471841U (zh) 电能路由器及微电网结构
CN107017661A (zh) 一种模态依赖的微网多态运行切换控制方法
CN108539777A (zh) 一种用于低压柔性配网供电***的功率控制方法
CN105490281B (zh) 基于边界条件的分层分区无功电压分析方法
CN108667084A (zh) 一种基于柔性直流互联的微电网集群自律协同控制方法
CN109193659A (zh) 一种基于pet的中低压交直流混合电网***
CN108988402A (zh) 基于优化调度的交直流配电网优化控制方法
CN109659946A (zh) 一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法
CN108258676A (zh) 基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电***及方法
CN106786598B (zh) 层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电***及方法
CN110401232B (zh) 一种分布式混合微电网的改进型优化控制方法
Guo et al. Characteristics and performance of Xiamen VSC-HVDC transmission demonstration project
Yao et al. An overview of hierarchical control strategies for microgrids
CN107834592A (zh) 源储荷统一管理的能源路由器拓扑结构和控制方法
CN106655253A (zh) 单三相多微网区域动态划分方法
Nabatirad et al. Autonomous power balance in hybrid AC/DC microgrids
CN108512212A (zh) 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法
CN109861229A (zh) 基于混合势函数的交直流混合***稳定性分析方法及***
CN105977995B (zh) 一种柔性环网装置的有功无功控制方法
CN108667083A (zh) 一种交直流混合***无缝连接的分布式控制方法
CN106410819A (zh) 含电压不可行节点的受端电网动态无功优化方法及装置
CN207265677U (zh) 一种可变结构的交直流混合微电网***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant