為實現(xiàn)外界擾動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)同時考慮交流側(cè)頻率和大功率直流電源側(cè)電壓的運行狀態(tài)，現(xiàn)有研究尚未闡明全網(wǎng)功率成比例分配時，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足的平衡關(guān)系。與此同時，在孤立混合微電網(wǎng)系統(tǒng)中，母線電壓由于沒有大電網(wǎng)的支撐而易于受到功率擾動的影響。因此，研究適用于雙向AC/DC換流器的內(nèi)外環(huán)控制策略，可以實現(xiàn)外界擾動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)對擾動沖擊的抵御能力。
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論文所解決的問題及意義
本文通過對孤立混合微網(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行整合，將功率分配原則擴展至整個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，實現(xiàn)了孤立混合微電網(wǎng)功率的自主平衡；同時在對雙向AC/DC換流器進行電壓波動分析的基礎(chǔ)上，提出了抑制電壓波動的雙向AC/DC換流器改進內(nèi)環(huán)控制策略，在無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行抑制，增強了系統(tǒng)抗外界干擾的能力。
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論文重點內(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，對于通過雙向AC/DC換流器連接到交大功率直流電源母線上的交流和大功率直流電源子微網(wǎng)來說，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)在母線上的分布式電源一樣，所整合電源通過雙向AC/DC換流器根據(jù)交流頻率/大功率直流電源電壓來確定其向?qū)?cè)子微網(wǎng)傳輸有功功率的大?。魅牖蛄鞒觯?/p>
圖1 孤立混合微電網(wǎng)等效模型
進而可以推導(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，無論功率波動發(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電源過載情況的發(fā)生。同時該策略自主調(diào)節(jié)交流和大功率直流電源母線間有功功率的流動方向，無需在多種控制方式之間切換，可以滿足不同運行方式的需求。
（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電壓產(chǎn)生偏差后，功率的參考值才會相應(yīng)地變化以調(diào)整其傳輸功率的大小，因而會對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：
利用干擾觀測環(huán)節(jié)(DOL)可以估計輸出電流的擾動大小，其應(yīng)用無需增加額外傳感器以及其他分布式電源或負載的電氣信息，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。擾動電流的觀測方程為：
通過增加擾動觀測環(huán)節(jié)來快速跟蹤系統(tǒng)的等效負載電流干擾，進而提出了基于擾動補償?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)電壓波動抑制策略，控制框圖如圖2所示。
圖2 基于擾動補償?shù)碾p向AC/DC換流器改進內(nèi)環(huán)控制策略
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結(jié)論
本文針對孤立運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，以及抑制電壓波動的改進內(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)揮了外界擾動下交大功率直流電源兩側(cè)功率的快速支撐能力，實現(xiàn)了混合微電網(wǎng)的功率平衡和自主分配；
（2）本文提出的改進內(nèi)環(huán)控制可以在無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其進行抑制，在保證理想穩(wěn)態(tài)性能的同時提高了外界干擾沖擊下微電網(wǎng)的動態(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行功率分配，針對未來熱電聯(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)境懲罰以及市場政策等眾多因素對系統(tǒng)功率進行綜合管控，是下一步的研究方向。
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