本發(fā)明屬于雙向功率變換器控制策略領域，尤其涉及低壓交直流混合微網中雙向功率變換器的控制方法，具體為一種雙向功率變換器的自治運行控制方法。

背景技術：

交直流混合微電網兼具交流微電網、直流微電網的優(yōu)點，能夠整合交直流性質的分布式能源和負荷，且一般應用于低壓配電網場合，雙向功率變換器是連接交直流混合微電網中交流子網與直流子網的橋梁，肩負著維持微電網電壓穩(wěn)定與功率平衡的重要任務，是交直流混合微電網能量控制的核心，其可以運行在整流或逆變模式，具有雙向潮流控制能力。雙向功率變換器結構敘述如下，包括lc輸出濾波器、三相逆變橋、直流側電容器。所述三相逆變橋電路，其與電網經過電感相連，濾波電容器一端與電感并聯(lián)，另一端接n線，直流側電容器與igbt橋臂并聯(lián)，所述的三相逆變橋電路由相互并聯(lián)的三組igbt橋臂構成，所述的igbt橋臂由兩個相互串聯(lián)的igbt構成，所述的igbt由功率管和反并聯(lián)的二極管構成，詳細拓撲結構連接圖如附圖1所示。目前，針對雙向功率變換器的控制方法主要來源于整流器或逆變器的控制技術，其中主要的3種方法是：一、電壓電流雙閉環(huán)控制法：能夠實現(xiàn)直流電壓穩(wěn)定與能量雙向流動，但傳輸功率不可控；二、恒功率控制法：恒功率控制允許直流電壓有一定的波動，但傳輸功率值需要預先設定或借助通信網絡實時更新、降低了微電網運行可靠性并增加了微電網的建設成本；三、vf控制方法：適用于微電網處于離網模式時恒頻恒壓控制，雙向功率變換器運行于逆變模式，傳輸功率不可控。上述的控制方法未考慮到交直流混合微電網“源-源”特性與能量雙向流動的需求，限制了雙向功率變換器的配置靈活性。

技術實現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)的變流器控制方法不能在無通訊網絡的條件下實現(xiàn)潮流的雙向控制、交直流混合微電網內部的功率自主平衡。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種雙向功率變換器的自治運行控制方法。

本發(fā)明是采用如下的技術方案實現(xiàn)的：一種雙向功率變換器的自治運行控制方法，包括以下步驟：

a、首先對交流子網a相電壓va、直流子網的母線電壓有效值vdc進行歸一化處理，將二者量化為[-1，1]區(qū)間上的標量，分別為vac.norm、vdc.norm，然后對歸一化之后的標量進行做差處理得到vt，其中vt＝vac.norm-vdc.norm，將所得結果vt輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸的有功功率傳輸參考值ptref；

b、通過pll鎖相環(huán)檢測交流子網頻率實際值f，將頻率實際值f與頻率目標值50hz相減經積分1/s處理得到相位偏差信息δi，將δi輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸的無功功率傳輸參考值qref；

c、將采集的交流子網三相電壓值va、vb、vc及三相電流值ia、ib、ic進行abc-dq0轉換，得到dq0軸下的電壓分量vd、vq和電流分量id、iq，由步驟a、b中得到的有功功率傳輸參考值ptref與無功功率傳輸參考值qref，通過公示(1)、(2)得到電流內環(huán)dq軸的目標參考值idref、iqref；idref＝2ptref/(3vd)(1)，iqref＝2qref/(3vd)(2)；

d、將idref、iqref分別與dq軸電流分量id、iq做差將結果輸入電流內環(huán)pi控制器，經電流內環(huán)解耦控制得到dq軸的輸出電壓參考值vdref、vqref，將所得到的輸出電壓參考值vdref、vqref進行dq0-abc變換，得到abc坐標系下的三相pwm脈寬調制信號輸出。

通過以上控制實現(xiàn)了雙向功率變換器能量雙向流動的控制，通過采樣母線電壓波動與歸一化計算，以交直流子網實時負載率相同為目標控制潮流的流向，使雙向功率變換器能夠自主維持交直流子網內部的有功功率平衡。此外，通過監(jiān)測交流子網頻率變化，通過控制雙向功率變換器vqref的大小，控制雙向功率變換器輸出無功功率的大小，實現(xiàn)對交流子網的無功支撐。

與傳統(tǒng)的雙向功率變換器控制方法相比，本發(fā)明所述的自治運行控制方法通過采樣雙向功率變換器接口處的電壓頻率信息完成雙向潮流控制，無需額外通信控制，無需上層調度指令控制，能夠滿足低壓微電網中即插即用及模塊化設計的要求，交直流混合微電網自治運行的要求，使交直流子網母線電壓穩(wěn)定運行在允許范圍內。

本發(fā)明通過控制雙向功率變換器有效實現(xiàn)了低壓交直流混合微電網的能量自主平衡。

附圖說明

圖1是本系統(tǒng)的主電路結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的連接及控制示意圖。

圖3是本發(fā)明的詳細控制原理圖。

圖4是雙向功率變換器由逆變模式切換為整流模式波形圖。

圖5是雙向功率變換器由整流模式切換為逆變模式波形圖。

具體實施方式

一種雙向功率變換器的自治運行控制方法，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：

a、交、直流子網母線電壓工作區(qū)間存在巨大差異，首先對交流子網a相電壓、直流子網的母線電壓有效值va、vdc進行歸一化處理，將二者量化為[-1，1]區(qū)間上的標量，分別為vac.norm、vdc.norm，然后對歸一化之后的標量進行做差處理得到vt，其中vt＝vac.norm-vdc.norm，將所得結果vt輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸的有功功率傳輸參考值ptref。

b、通過pll鎖相環(huán)檢測交流子網頻率實際值f、將f與頻率目標值50hz相減經積分1/s處理得到相位偏差信息δi，將δi輸入pi控制器，得到雙向功率變換器需要傳輸的無功功率傳輸參考值qref。

c、將采集的交流子網三相電壓值va、vb、vc及三相電流值ia、ib、ic進行abc-dq0轉換，得到dq0軸下的電壓分量vd、vq；電流分量id、iq。由步驟a、b中得到的有功功率傳輸參考值ptref與無功功率傳輸參考值qref，通過公示(1)、(2)得到電流內環(huán)dq軸的目標參考值idref、iqref。

idref＝2ptref/(3vd)(1)

iqref＝2qref/(3vd)(2)

d、將idref、iqref分別與dq軸電流分量id、iq做差將結果輸入電流內環(huán)pi控制器，經電流內環(huán)解耦控制得到dq軸的輸出電壓參考值vdref、vqref，將所得到的輸出電壓參考值vdref、vqref進行dq0-abc變換，得到abc坐標系下的三相pwm脈寬調制信號輸出。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明屬于雙向功率變換器控制策略領域，尤其涉及低壓交直流混合微網中雙向功率變換器的控制方法，具體為一種雙向功率變換器的自治運行控制方法。該控制方法針對交直流混合微電網“源?源”特點，基于低壓微電網功率傳輸特性，以交直流子網實時負載率相同為目標設計了自治運行功率外環(huán)、解耦控制的電流內環(huán)，并將其應用到雙向功率變換器數學模型之中對其進行控制，能夠在保證交直流混合微電網內部功率自主平衡的同時，維持交直流子網母線電壓始終在允許范圍內運行，有效實現(xiàn)了低壓交直流混合微電網的自治運行的功能。

技術研發(fā)人員：韓肖清;曹國棟;王磊;王祺;張佰富;任春光;劉穎
受保護的技術使用者：太原理工大學
技術研發(fā)日：2017.05.25
技術公布日：2017.09.29