CN110535192A - 一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制方法 - Google Patents

一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，该***由直流侧DG单元、交流电网侧、并联的网侧变换器构成；并行的网侧变换器可实现PV单元和混合储能***与电网之间功率的双向流动、功率补偿、改善电能质量等功能；变换器之间无零序电流、开关数量小且各桥臂独立控制，可补偿直流分量和非线性负载产生的不平衡；混合储能***可在微电网欠/过功率模式下向电网注入/存储功率。以及,该混合微电网***的集中控制方法，该方法无需测量PV、电池和负载的功率，降低传感器需求以及信号调节、数据采集的成本；继而减少由集中控制器发送和处理的信号的数量，从而降低通信带宽，简化控制的复杂度。实现了多模式下交直流混合微电网***的可靠运行。

Description

一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制 方法
技术领域
本发明涉及一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制方法，属于电力***技术领域。
背景技术
在能源需求持续增加，全球对环境问题的关注日益增加，减少对消耗化石燃料的依赖性、最近的技术进步等因素驱动下，基于分布式发电(Distributed Generation,DG)可再生能源的快速渗透到当今的电力***。
这些DG单元与一组互联型负载和具有明确定义的电气边界的能量存储***(Energy storage system，ESS)形成微电网，并且可以在并网或孤岛模式下运行，包含交流/直流电源和交流/直流负载的微电网称为混合微电网。DG单元和微电网中的公共母线之间的接口通常通过电力电子变换器实现，微电网和主交流电网之间的交互通过基于电压源变换器(Voltage source converter，VSC)的直流/交流变换器实现，称为网侧变换器(Gridside converter，GSC)。为了促进微电网和主交流电网中DG单元之间的适合的交互，需要对网侧变换器进行有效的控制。此外，电能质量也是微电网的重要方面之一，对于DG单元、电力电子和不平衡电力负载的存在进一步加剧了电力质量的恶化。根据将DG单元互连到电力***的标准，注入电网的电流总谐波失真(Total harmonic distortion，THD)应小于5％。对微网***的电能质量的改善尤为重要；为此有众多学者提出了改善电能质量的不同方法，其中通过可提供双向功率流动的网侧变换器将交流电源和直流电源进行连接是提高电能质量的主要方法，但单个变换器在混合微网***中提供多功能时，实际功率注入或负载补偿能力有限，并且这些变换器用于高功率应用受到半导体器件的电流额定值的限制。
需要考虑微网***以网侧变换器控制为核心的电网质量改善，功率注入提高，双向功率流动和等比例功率分配等的基本功能；其中大量DG单元安装在微电网中，需要多个变换器并联连接以进行DC-AC转换。因此，网侧VSC的并联运行在微电网中非常普遍，并且在并网微电网中，并联GSC运行在电流控制模式(Currentcontrol mode，CCM)，实现适当的有功，无功和谐波功率分配。
但是上述控制策略需要无功功率指令，计算Clarke及其变换，电网电压的相角，高阶控制以及有功和无功功率的解耦导致控制较为复杂，此外对***控制要求中所有源和汇的功率传感器的要求较多，成本较高并且对通信带宽也有较大影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其在改进瞬时对称分量理论(Instantaneous symmetrical component theory，ISCT)基础上的并网双电压源变换器集中控制控制方法，以克服现有技术的不足。
本发明通过以下技术方法来实现上述目的：
1、提出一种由直流侧、交流电网侧、两个并联的网侧变换器构成交直流混合微电网***，其中网侧变换器与滤波器阻抗连接到PCC，交流母线(PCC)连接到公用电网和交流负载(包含线性和非线性)；
(1)采用两个并联型网侧变换器可实现对PV单元和混合储能单元与公共电网之间的功率双向流动、功率补偿、电能质量改善等功能，混合储能***能减小由可再生能源间歇性产生的波动，(2)同时在两个网侧变换器之间不会有任何零序循环电流，各变换器开关数量小，三个桥臂独立控制，可补偿三相四线制中由于直流分量和非线性负载而引起的的不平衡。
2、提出一种基于改进瞬时对称分量理论的并网双电压源变换器集中控制控制方法，该并联网侧变换器控制方法降低***对所有源和汇的功率传感器的要求，使得控制简单、通信带宽较小，实现多模式下微网***的稳定、可靠运行。
具体地，一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，包括：直流低压侧、交流电网侧以及两个并联的网侧变换器，直流侧主要由并联的分布式发电单元和直流负荷组成；并联分布式发电单元包括由电池和超级电容器的组合而成的混合能量存储***(Hybrid Energy Storage System,HESS)和PV单元，PV单元通过高增益升压变换器连接到直流链路即DC Link；网侧变换器与滤波器阻抗连接到公共耦合点(Point of commoncoupling，PCC)，交流母线连接到公用电网和交流线性和非线性负载；采用两个并联型网侧变换器可实现对PV单元和混合储能单元与公共电网之间的功率双向流动、功率补偿、电能质量改善等功能，混合储能***能减小由可再生能源间歇性产生的波动，同时在两个网侧变换器之间不会有任何零序循环电流，各变换器开关数量小，三个桥臂独立控制，可补偿三相四线制中由于直流分量和非线性负载而引起的的不平衡。
基于改进瞬时对称分量理论的并网双电压源变换器即网侧变换器的集中控制方法，包括功率管理算法(Power management algorithm，PMA)和微网***直流链路电压、电流控制器组成，其中PMA的输入信号为负载电流，电网电压，电池荷电状态，振荡电流和平均电流，这些输入信号通过PMA可为两个网侧变换器以及电池和超级电容所接的双向DC-DC变换器参考电流，滞环控制器用来用于为两个网侧变换器提供开关脉冲，双向DC-DC变换器采用PWM控制。
基于PMA的微网功率管理策略，其功能包括：满足在各种能源之间有效负载分配的实际/无功功率要求、快速响应***干扰和瞬变、微电网中各种源和汇之间的功率平衡、储能***运行SOC限制内的；主要由DC-Link功率平衡、参考电流生成、DC-Link电压控制、功率管理算法组成；可实现交直流混合微电网在过剩、亏损、浮充三种模式下稳定运行。
考虑混合微电网***的直流链路上可用的功率即净功率，给出补偿器/滤波器参考电流，并基于该方法的直接应用的局限，提出了改进方法：从电能质量的角度出发，忽略负载两侧的功率，得到了补偿器/滤波器参考电流的改进形式；该并行网侧变换器控制方法降低***对所有源和汇的功率传感器的要求，使得控制简单、通信带宽较小；实现微网***的直流链路电压调节，可减少了电池上的电流应力，提高其电能质量和可靠性。
基于改进的瞬时对称分量理论的并联网侧变换器控制方法提供的网侧变换器参考电流中的1.5KVm，网侧变换器可在电网共享模式和电网注入两种不同的电网模式下正常运行，根据功率流动方向有可将电网共享模式分为整流模式和变换模式，逆变模式：交流负载需求的一部分由电网提供，剩余部分由网侧变换器提供，功率通过网侧变换器从直流侧(直流链路)流向交流侧(PCC)；整流模式：一部分亏损功率由电网提供，功率通过网侧变换器从交流侧流向直流侧；电网注入模式：通过网侧变换器将多余的功率注入电网，功率从直流侧流向交流侧。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明公开了一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制方法，该***由直流侧、交流电网侧、网侧变换器构成；其中，网侧变换器并联运行以实现PV单元和混合储能单元与电网之间功率的双向流动、功率补偿、改善电能质量等功能，变换器之间无零序电流、开关数量小且各桥臂独立控制，补偿了直流分量和非线性负载产生的不平衡；混合储能***可在微网欠/过功率模式下通过充放电向电网注入/存储功率；本发明还公开了一种基于改进瞬时对称分量理论的并联网侧变换器集中控制方法，该方法无需测量PV、电池和负载的功率，降低传感器需求以信号调节、数据采集的成本；同时也减少由集中控制器发送和处理的信号的数量，从而降低通信带宽，简化控制的复杂度。实现多模式下微网***的稳定运行。
附图说明
图1为本发明的交直流混合微电网***结构图；
图2为本发明的所提出的交直流混合微电网的控制策略原理图；
图3为本发明的微网***直流侧等效电路图和网侧变换器单相等效电路图
图4为本发明的电网共享模式下网侧变换器控制框图；
图5为本发明的直流链路上的瞬时功率流向图；
图6为本发明的功率管理算法PMA原理图；
图7为本发明的微电网***直流链路电压、各电流波形图：(a)为直流链路电压波形；(b)为直流负载，PV，电池，超级电容的电流波形；
图8为本发明的电池SOC和***各部分功率变化曲线图；
图9为本发明负载电流和电网a相电压电流波形图；
图中数字和字符所表示的相应部分名称：
1、直流侧分DG单元；2、网侧变换器；3、交流侧；4、直流链路；5、直流负荷；6、交流电网；7、交流负荷(线性和非线性)；8、PV；9、高增益升压变换器；10、电池；11、超级电容器；12、混合储能***；13、双向DC-DC变换器；14、滤波器阻抗。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示为本发明的基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***结构图，该***结构由直流低压侧、交流电网侧(3)以及两个并联的网侧变换器(2)构成，直流侧主要由并联的分布式发电单元(1)和直流负荷(5)组成；并联分布式DG单元(1)包括由电池(10)和超级电容器(11)的组合而成的混合能量存储***(12)以及PV(8)；混合储能***通过双向DC-DC变换器(13)连接到公共直流母线(4，即直流链路，与直流负荷5相连接)；PV通过高增益升压变换器(9)，连接到直流链路即DC Link(4)；网侧变换器一侧连接直流链路，一侧通过滤波器(14)连接到公共耦合点PCC，交流母线连接公用电网(6)和交流线性和非线性负载(7)。
该交直流混合微网***采用两个并联型网侧变换器来实现直流侧的PV、包含电池和超级电容的混合储能***(Hybrid energy storage system，HESS)等分布式DG单元与公共母线以及交流电网功率、信息交互合，可实现对PV单元和混合储能单元与公共电网之间的功率双向流动、功率补偿、电能质量改善等功能；HESS能较好减小由可再生能源间歇性产生的功率波动，同时可在一定条件下为微网***分担负荷功率，为提高***稳定性也作出了较大的贡献。
在两个网侧变换器之间不会有任何零序循环电流，各变换器开关数量小，三个桥臂独立控制，可补偿三相四线制中由于直流分量和非线性负载而引起的不平衡。
如图2所示为本发明的所提出的交直流混合微电网的集中控制策略原理框图，其中主要针对直流侧：高增益升压变换器(PV端)，混合储能***HESS接入直流母线的双向DC-DC变换器(电池，超级电容器)、两个并联运行的网侧变换器(GSC-1，GSC-2)，交流侧主要由不平衡和非线性负载提供控制所需的测量电流；本发明提出的控制策略的核心是基于改进瞬时对称分量理论的并网双电压源变换器集中控制控制方法，其特征在于：集中式控制器由功率管理算法和微电网直流链路电压、电流控制器组成；输入信号为负载电流iLabc，电网电压vg(abc)，电池荷电状态SOCbat，振荡电流izd和平均电流iavg，这些输入信号通过PMA可为两个网侧变换器，即，网侧变换器1、网侧变换器2提供参考电流经滞环控制得到网侧变换器各开关管的占空比SGSC-1、SGSC-2，从而实现网侧变换器的电流控制；
网侧变换器1的a相的滞环控制策略为：当时，令Sa＝0且当时，令Sa＝1且当if1a在 之内时，保持开关的当前状态；
其中，Sa为a相上开关占空比，为a相下开关占空比，if1a为网侧变换器1的a相实际电流，为网侧变换器1的a相参考电流，h为滞环宽度；
网侧变换器端1的b、c相采用与a相相同原理的滞环控制策略；
所述PMA为PV、电池和超级电容所接的DC-DC变换器提供参考电流与实际检测的电流ipv、ibat、isupc、作差比较得到误差信号，该误差经PI控制与PWM产生PV、电池、超级电容的DC-DC变换器开关管的占空比Spv、Sbat、Ssupc以实现变换器的电流控制。
如图3(a)所示为本发明的微网***直流侧等效电路图，通过在节点A处应用KCL，下面给出了当前DC-Link端输入电流i1的表达式
i1＝ipv±ibat±isupc-idcl (1)
其中ipv，ibat，isupc和idcl分别是光伏，电池，超级电容和直流负载的电流。
如图3(b)所示为本发明的单个网侧变换器(GSC-1)单相表示及单相等效电路图，以其a相为例，当网侧变换器1的a相桥臂的上开关S11闭合时应用KVL于图3可得
类似地，a相桥臂的上开关S14闭合时应用KVL于图4可得
其中
if1a——网侧变换器端a相注入电流；
Rf1a——网侧变换器端a相滤波电阻；
Lf1a——网侧变换器端a相滤波电感；
vga———a相电网电压；
Vdc1a、Vdc1b———直流侧电容电压。
现在将上述式(2)和式(3)与开关函数Sa和结合起来可得
Sa＝0且的意思是上桥臂开通下桥臂关断。使用开关函数的修正电路如图3(b)所示。b、c相方程为
其中
if1a、if1b、if1c——网侧变换器端a、b、c相注入电流；
Rf1a、Rf1b、Rf1c——网侧变换器端a、b、c相滤波电阻；
Lf1a、Lf1b、Lf1c——网侧变换器端a、b、c相滤波电感；
vga、vgb、vgc———a、b、c相电网电压；
Vdc1a、Vdc1b———直流侧电容Cdc1a、Cdc1b端电压；
Sa、Sb、Sc——a、b、c相(桥臂组)上开关占空比；
——a、b、c相(桥臂组)下开关占空比。
开关管占空比Sa、Sb、Sc、的切换策略由下面的滞环电流控制实现：
else if if1a在之内，然后保持开关的当前状态，
其中if1a和分别为网侧变换器1a相电流的实际值于参考值；h是滞环宽度。
图3(a)中直流侧输出电流iouta和ioutb可以用滤波器电流if1a(b,c)和开关信号Sa、Sb、Sc、表示如下：
iouta＝Saif1a+Sbif1b+Scif1c (7)
iouta，ioutb和Vdcla，Vdc1b之间的关系如下：
其中，Cdc1a、Cdc1b——直流侧电容器。
如图4所示为本发明的电网共享模式下网侧变换器控制框图，图中，Kp、Ki，Kppv、Kipv，Kpb、Kib及Kpsc、Kisc是直流链路电压控制器的比例、积分增益，PV电流控制器比例、积分增益，电池电流控制器的比例、积分增益，以及超级电容器电流控制器的比例、积分增益。
基于瞬时对称分量理论的网侧变换器口控制方法：根据ISCT理论，微电网滤波器参考电流如下所示
其中
β——电压和电流正序分量之间的功率因数角；
——滤波器参考电流；
iLabc——负载电流；
vg(abc)——电网电压；
PLavg——交流侧的平均负载功率。
当β＝0时，式(11)变成
结合网侧逆变器的双向功率流特征修改(12)如下
Pμg微电网中可用的净功率，是直流链路上可用的功率。根据本文提出的混合微网结构，Pμg可以如下式(14)—式(16)给出：
Pμg＝Psource-Psin k (14)
Psource＝Ppv±Pbat (15)
Psin k＝Pdcl (16)
其中，Psource、Ppv、Pbat、Pdcl、Psink——分别为电网、PV、电池、直流负载、交流母线的功率。
将上述各式(14)-(16)代入(13)得
因此，使用ISCT式(17)用于微电网应用需要在微电网中测量以及处理所有源和汇功率信号。这导致传感器需求增加，控制复杂性增加以及用于集中控制的高通信带宽。
为了解决上述问题，作者提出了式(11)用于微电网应用的改进版本。一般来说，从电能质量的角度来看，电网电流应该是正弦的并且与相应的相电压同相：
iga＝k sin(ωt) (18)
同理的b，c相：
igb＝k sin(ωt-120°) (19)
igb＝k sin(ωt-120°) (20)
其中k是电网电流的峰值。为进一步分析，仅考虑单相。根据图2，滤波器电流可写为
即
进而
忽略两侧的负载电流得
其中vga＝Vm sin(ωt)，Vrms为电网电压有效值
求解得
最终，网侧变换器参考电流的改进形式为
式中，iLabc为负载电流，vg(abc)为电网电压，vga、vgb、vgc为a、b、c相电网电压，k为电网电流峰值，Vm为电网电压峰值。
从上面的表达式可以清楚地看出，不需要测量PV，电池和负载功率，这导致传感器需求降低并且降低了信号调节和数据采集阶段的成本。由于(27)应用于电网侧变换器控制，因此减少了由集中控制器发送和处理的信号的数量。从而，降低了通信带宽并控制了复杂性。
基于(27)中1.5kVm的值，网侧逆变器主要以两种不同的模式运行：
1)电网共享模式：在电网共享模式下，有两种子模式，即基于功率流方向的整流模式和逆变模式
a)逆变模式：当0<Ppv-Pdcl±Pbat<PLavg，然后，交流负载需求的一部分由电网提供，剩余部分归属于网侧变换器。在此模式下，电网通过网侧转换器从直流侧(直流链路)流向交流侧(PCC)。此时，1.5kVm的范围应为0<15kVm<Plavg
b)整流模式：Ppv-Pdcl±Pbat<0，那么一部分亏损功率由电网提供。在此模式下，电源通过电网侧转换器从交流侧流向直流侧。为此，要满足条件1.5kVm>Plavg。
2)电网注入模式：Ppv-Pdcl±Pbat>PLavg，然后通过电网侧转换器将多余的功率注入电网，其中功率从直流侧流向交流侧。此时，参数1.5kVm应小于零，即1.5kVm<0。
功率管理策略(PMS)是连续可靠运行具有多个能源的微电网所必需的。微电网PMS的功能包括：在各种能源之间有效负载分配的实际/无功功率要求、快速响应***干扰和瞬变、微电网中各种源和汇之间的功率平衡、储能***运行SOC限制内的。直流链路上的功率平衡与功率管理算法一起用于为微电网中的各种转换器生成参考电流；
(1)DC-Link功率平衡
直流链路使用直流存储电容实现，该电容用于缓冲输入和输出功率差，从而调节直流链路电压。如图5所示为的直流链路上的瞬时功率流关系，可得：
pin(t)＝pdc(t)+pout(t) (28)
pin(t)＝ppv(t)±pbat(t)±psupc(t)-pdcl(t) (29)
pout(t)＝±pg(t)-pacl(t) (30)
其中，ppv(t)，pbat(t)，psupc(t)，pdcl(t)，pacl(t)和pg(t)是PV，电池，超级电容器，直流，交流负载和电网瞬时功率。双向功率流用符号±表示。直流链路功率可以进一步分为三个分量，即平均功率分量pavg(t)，振荡功率分量pzd(t)和瞬态功率分量ptr(t)，如下
pdc(t)＝pin(t)-pout(t)＝pavg(t)+ptr(t)+pzd(t) (31)
其中，pavg(t)是PV和交流负载、直流负载之间的平均功率差。这必须在电网和电池之间分配，否则会导致直流链路电压的线性递增或递减。瞬态功率ptr(t)和振荡功率pzd(t)由超级电容器提供。
(2)参考电流
各种功率变换器的参考电流可以从以下通过PI控制产生的有效电流(ief(t))的方程导出
ief(t)＝Kpve+Ki∫vedt＝iavg(t)+itr(t)+ios(t) (32)
其中，ve＝vdcref-vdc是参考和实际直流链路电压之间的差异，这是由于直流链路中的输入和输出功率差异引起的。在(32)中，Kp和Ki是PI控制器的比例、积分增益。在有效电流的三个分量平均电流iavg、瞬态电流itr、震荡电流izd中，通过如下给出的低通滤波器获得平均分量。
该电流的平均分量是电网电流峰值的函数，即(18)中的k，其推导如下。直流链路电压可用的功率如下
Pdc＝Vdciavg(t) (34)
该电源必须由电网提供/采用，以获得恒定的直流链路电压，即
在(35)中，k和V是电网电流的峰值和电网电压的有效值。考虑UPF运行，即θ＝0并求解(35)，下面给出k的表达式。
式中，C是常数。电流的平均分量必须由电网/电池输送/吸收。类似地，下面给出了超级电容器提供的瞬态和振荡电流。
izd(t)＝izd′(t)+itr(t)＝ief(t)-iavg(t) (37)
其中，izd、itr、ief、iavg分别为超级电容器的震荡、瞬态电流，直流电路有效电流，平均电流
直流链路电压由功率平衡调节，这通过电网/电池提供/吸收不足/过剩功率来实现。在微电网不足模式期间，欠缺功率或者由电网单独给出，或者在电网和电池之间分配。类似地，在过功率模式期间，微电网中可用的多余功率或者仅由电网获取，或者在电网和电池之间共享。因此，有效地存在两种模式：
1)共享模式：电网和电池共享过量/不足功率；
2)电网主导模式：仅电网供电/取得不足/过剩功率。
在这项工作中，电压控制器设计为共享模式，获得的增益参数用于两种模式。
(3)功率管理算法(PMA)
如图6所示的本发明的的功率管理算法(PMA)原理图，该算法基于iavg(t)的值来决定微电网的运行模式。有三种微电网工作模式，即过功率，欠功率和浮充功率模式。HESS可以在浮充功率模式与欠功率两种模式下从电网充电，可将其合并一个模式。该算法仅考虑电池的SOC，本发明中SOC的上限和下限分别为0.9和0.2。超级电容器在所有情况下吸收瞬态和振荡分量。以下为具体的微网运行模式：
1)欠功率模式：ppv<pdcl+pacl即光伏功率小于交流，直流负载功率之和。欠缺的功率由基于SOC限制的电网和电池来提供。考虑电池的SOC限制，将存在两种情况：
a)当SOCbat>下限(0.2)，电池放电提供一小部分欠缺的功率，剩余功率由电网补充。
b)当SOCbat<下限(0.2)，电池为避免深度放电，将保持闲置状态，所欠缺的功率将全部由电网提供。
2)过功率模式：ppv>pdcl+pacl，PV功率大于交流，直流负载功率之和。功率分配由基于SOC限制的电网或电池来获取过剩功率。同样基于电池的SOC限制，也将有如下两种情况：
a)SOCbat<上限(0.9)，电池充电消纳一小部分多余功率，剩余功率向电网输送。
b)SOCbat>上限(0.9)，因此电池将保持空闲以避免深度充电，所有的过剩功率全部供应给电网。
微电网中可用的欠功率/过剩功率必须在电网和电池之间分配，以实现直流链路电压调节。电网和电池之间的共用量由K1和K2决定，其中K1+K2＝1。在这项工作中，它假设K1＝0.3且K2＝0.7，这意味着微电网中30％的可用过剩/不足功率由电池获取/给出，剩余的70％由电网获取/给出。但是，K1和K2可以取0到1之间的任何值，并且必须满足条件K1+K2＝1。K1/K2的比率取决于电网可用性，电网定价和电池单元的额定值。
考虑到PV功率，负载功率和SOC限制的变化，基于MATLAB/Simulink环境搭建交直流混合微电网***及其控制方法的模型，对不同运行模式的电网和GSC进行研究，验证所提控制方法的有效性，***参数如表1所示。
表1 ***参数
仿真结果如下：
如图7所示为本发明的微电网***直流电路电压Vdc、各电流的波形图，其中直流链路电压稳定在额定值220V。由图7(a)电压曲线可知在微网运行的过程中，直流链路电压会产生波动；在储能***和电网做模式切换时，波动较大但其都在允许范围内，可保证电压稳定以实现微网***的安全、可靠运行。图7(b)为储能***在欠功率与过功率模式下的PV、电池、直流负载、超级电容输出电流波形图，ipv的增加实现了欠功率和过功率运作模式，基本实现了图6中PMA功率管理。
如图8所示为本发明的电池SOC和***功率调节曲线，图8(a)中显示了在稳定状态下以及PV、负载功率被超级电容吸收的瞬态变化情况下电池给出/取用的欠/过功率的比例。电网，交流负载和GSC的有功功率的变化如图8(b)所示，其中并联运行的GSC按比例共享功率。随着ipv的增加，从电网汲取的功率减少，并且流过GSC的功率增加。
图9为本发明的负载电流和电网a相电压电流波形图，不平衡的非线性负载电流如图9(a)所示。从欠功率到过功率模式下，有单位功率因数(UPF)运行的微电网模式切换如图9(b)所示：在功率不足模式期间，***从电网获取功率，因此电网电流与它们各自的相电压同相；类似地，在功率过剩模式的情况下，功率被注入电网，使得电源电流与它们各自的相电压相位不一致。

Claims (7)

1.一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，其特征在于，包括：
直流侧，包括PV、混合储能***、及直流链路；PV通过高增益升压变换器连接直流链路；混合储能***包括电池和超级电容器，电池、超级电容器分别通过双向DC-DC变换器连接直流链路形成并联；
交流侧，包括电网与交流负载；所述交流负载包括不平衡的线性负载和非线性负载；
两个网侧变换器；所述网侧变换器在直流侧连接直流链路，网侧变换器在交流侧通过滤波阻抗连接交流母线；两个网侧变换器在直流侧、交流侧均形成并联。
2.根据权利要求1所述的一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，其特征在于，还包括基于改进瞬时对称分量理论的并联网侧变换器集中控制***，该控制***主要由网侧变换器控制、混合储能***DC-DC变换器控制、PV发电升压变换器控制组成，控制核心为功率管理控制即PMA：以负载电流iLabc、电网电压vg(abc)、电池荷电状态SOCbat、振荡电流izd、平均电流iavg为输入，为各开关变换器提供参考电流。
3.根据权利要求2所述的一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，其特征在于，所述PMA为两个网侧变换器，即，网侧变换器1、网侧变换器2提供参考电流经滞环控制得到网侧变换器各开关管的占空比SGSC-1、SGSC-2，从而实现网侧变换器的电流控制；
网侧变换器1的a相的滞环控制策略为：当时，令Sa＝0且当时，令Sa＝1且当if1a在 之内时，保持开关的当前状态；
其中，Sa为a相上开关占空比，为a相下开关占空比，if1a为网侧变换器1的a相实际电流，为网侧变换器1的a相参考电流，h为滞环宽度；
网侧变换器1的b、c相采用与a相相同原理的滞环控制策略；
网侧变换器2采用与网侧变换器1相同原理的滞环控制策略。
4.根据权利要求2所述的一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，其特征在于，所述PMA为PV、电池、超级电容器与直流链路连接的DC-DC变换器提供参考电流与实际检测的电流ipv、ibat、isupc、作差比较得到误差信号，该误差经PI控制与PWM产生PV、电池、超级电容的DC-DC变换器开关管的占空比Spv、Sbat、Ssupc以实现变换器的电流控制。
5.根据权利要求2所述的一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***，其特征在于，网侧变换器参考电流的表达式为：
式中，iLabc为负载电流，vg(abc)为电网电压，vga、vgb、vgc为a、b、c相电网电压，k为电网电流峰值，Vm为电网电压峰值。
6.权利要求1-5任一项所述一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***的控制方法，其特征在于，通过包括如下步骤的方法调整网侧变换器的运行模式：
S1：比较1.5kVm与0：当1.5kVm<0，采用电网注入模式，通过网侧变换器将多余的功率注入电网；当1.5kVm>0，采用电网共享模式，执行S2；
S2：比较15kVm与PLavg：当15kVm<PLavg采用逆变模式，交流侧的负载需求一部分由电网提供，剩余部分归属于网侧变换器；当1.5kVm>PLavg，采用整流模式，直流侧亏损的功率由电网提供；
所述PLavg为交流侧的平均负载功率；k为电网电流峰值，Vm为电网电压峰值。
7.权利要求1-5任一项所述一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网系的统控制方法，其特征在于，通过包括以下步骤的方法调整储能***的运行模式：
A1：当ppv<pdcl+pacl时，采用欠功率模式，比较SOCbat与其下限值：若SOCbat>下限，电池放电提供一部分欠缺的功率，剩余功率由电网补充；若SOCbat<下限，电池保持闲置状态，所欠缺的功率全部由电网提供；
A2：当ppv>pdcl+pacl时，采用过功率模式，比较SOCbat与其上限值：若SOCbat<上限，电池充电消纳一部分多余功率，剩余功率向电网输送；若SOCbat>上限，电池保持空闲，所有的过剩功率全部供应给电网；
所述ppv为PV功率，pdcl为直流负载功率，pacl为交流负载功率，SOCbat为电池荷电状态。
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