基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法

专利名称：基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410860476.6

专利申请（专利权）人：国网河南省电力公司信阳供电公司,上海电力大学
权利人地址：河南省信阳市建设路88号

专利发明（设计）人：发明人:江建,陈彦伟,徐峰亮,孙建超,江华华,韩云昊,米阳,顾符亦可,李春煦,袁鹏哲,乔金朋,马思源

专利摘要：本发明涉及一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，步骤包括：构建交直流混合微电网拓扑，建立双向AC/DC变换器数学模型，并建立子网等效下垂模型；采用基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略对双向AC/DC变换器进行控制；根据子网直流电压和交流频率将交直流混合微电网分为功率自治和功率互济两种运行模式，双向AC/DC变换器根据对应子网的标幺值进行运行模式的切换，使子网在不同的工作模式运行。本发明提出的自适应分段双下垂可以有效提高双向AC/DC变换器对交直流子网的协调能力，从而满足系统运行在不同模式的要求，在交直流子网偏差较大时，下垂系数能够进行自适应调整，具有更好的功率平衡效果。

主权利要求：
1.一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述控制方法步骤包括：构建交直流混合微电网拓扑，建立双向AC/DC变换器数学模型，基于子网等效下垂模型得到子网的直流电压与交流频率；
采用基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略对双向AC/DC变换器进行控制，所述的分段双下垂控制策略第一段为采用双下垂控制策略，第二段采用自适应函数的分段双下垂控制策略；
根据子网直流电压和交流频率将交直流混合微电网分为功率自治和功率互济两种运行模式，双向AC/DC变换器根据对应子网的标幺值进行运行模式的切换，使子网在不同的工作模式运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述的交直流混合微电网系统工作中孤岛运行模式下采用主从控制模式，主发电单元采用下垂控制代替主电网保证交流母线频率和直流母线电压稳定，从发电单元采用MPPT控制策略实现分布式能源的消纳最大化。
3.根据权利要求1所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述子网的直流电压与交流频率计算具体步骤如下：当双向AC/DC变换器处于整流工作模式时，将交流子网等效为一个交流发电单元，交流子网端口也具有交流发电单元的有功下垂特性并与直流子网的其余分布式发电单元进行负载有功功率分配，交流等效发电单元的等效下垂表达式为：式中：Vdc和 分别为直流母线电压的实际值和参考值；Pdc和 分别为直流微电网总的输出有功功率的实际值和额定值；kdc为直流等效下垂系数；
当双向AC/DC变换器处于工作于逆变模式下，直流子网也等效为直流发电单元，直流等效发电单元的有功等效下垂表达式为：式中：fac和 分别为交流母线频率的实际值和参考值；Pac和 分别为直流微电网总的输出有功功率的实际值和额定值；kac为交流等效下垂系数。
4.根据权利要求1所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述采用基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略对双向AC/DC变换器进行控制具体步骤如下：引入动作阈值δ＞0，当交流子网频率的标幺差值λ，|λ|≤δ时，双向AC/DC变换器停止工作，各子网独立自治运行；当|λ|>δ时，双向AC/DC变换器会按照改进后的自适应双下垂特性进行功率传输，双下垂第一段仍按传统双下垂运行，第一段则通过自适应函数进行改进，基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略表达式为：式中：N为加速因子；k0为初始下垂系数；
采用自适应分段双下垂控制代替传统电压电流双环控制中的电压外环环节为电流内环提供输入变量 和交流侧输出电压ed和eq由电压外环给出；
利用电流内环解耦控制和坐标变换得到PWM波形。
5.根据权利要求1所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述的功率自治模式包括：第一功率自治模式：当直流电压和交流频率同时处于额定值功率下的自治阈值范围内，双向AC/DC变换器不工作，交直流子网均处于功率自治模式。
6.根据权利要求5所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述的功率自治模式包括：第二功率自治模式：归一化后的直流电压和交流频率差值小于启动阈值时，交直流子网也处于功率自治模式。
7.根据权利要求6所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述的功率自治模式包括：第三功率自治模式：当直流电压和交流频率同时大于或小于功率自治的上下限，双向AC/DC变换器处于停机状态。
8.根据权利要求5‑7任一所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，当交直流子网不处于功率自治模式时，双向变换器均处于工作模式，将其分为两种功率互济模式。
9.根据权利要求8所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述的功率互济模式包括：第一功率互济模式：当直流电压和交流频率产生较大偏差时，设置一个限制系数，当标幺值差值大于限制系数时对双向变流器进行传输功率限制，其表达式为：式中：k为自适应下垂系数，Pilc_n为双向AC/DC变换器的额定传输功率。
10.根据权利要求9所述的一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，其特征在于，所述的功率互济模式包括：第二功率互济模式：当交直流子网不处于各功率自治模式及第一功率互济模式时，双向AC/DC变换器正常工作在逆变和整流两种状态。 说明书 : 基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法技术领域[0001] 本发明涉及微电网功率控制技术领域，尤其是涉及一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法。背景技术[0002] 分布式可再生能源发电单元大规模接入电网已成为我国电力系统的大势所趋，单个微电网已无法满足可再生能源的不稳定性和电力电子设备接入带来的冲击，因此交直流混合微电网因其能够有效消纳可再生分布式能源、强干扰能力和灵活可靠的供电方式成为微电网研究热点。[0003] 交直流混合微电网的拓扑结构和功率协调控制相较于单一的微电网更加复杂，其运行模式可以分为联网和孤岛两种。在联网运行模式下，交直流混合微电网能够得到大电网的有效支撑来保证其稳定运行。在孤岛运行模式下，交直流子网不仅需要实现本地的独立自治运行，还要保证子网间的功率支撑。[0004] 在现有的研究中，朱永强、张泉等人将孤岛运行模式的交直流混合微电网分为了四种状态，针对孤岛交直流微电网能量管理问题提出了基于互联变换器(interlinkingac/dcconverter，ILC)的改进下垂控制，但没有考虑因不确定性扰动导致的控制策略的频繁切换。田浩、黄文焘等人设计了一种双级式ILC控制策略，可以根据子网的状态实现短时的功率相互支撑，但未考虑ILC在进行子网间功率交换时的动态特性。李霞林、李志旺等人针对孤岛运行的交直流混合微电网提出了一种考虑子网负载状态和储能子网荷电状态的多模式协调控制策略，但储能子网模式和系统状态划分过于繁琐。HZhang，JZhou等人为保证交直流子网间无互联通信条件下交流频率和直流电压稳态无差运行对分布式发电单元设计了一种分段下垂控制，并用高次幂函数改进下垂控制实现功率协调控制，但并未考虑双向AC/DC变流器的下垂特性。传统双下垂控制未考虑到孤岛运行模式下交直流混合微电网的双向AC/DC变流器和子网内分布式发电(DistributedGeneration，DG)的功率互动关系，双向AC/DC变换器对交直流子网的支撑能力不足。发明内容[0005] 本发明的目的是克服现有交直流混合微电网双下垂控制技术存在的双向AC/DC变换器对交直流子网的支撑能力不足等缺陷而提供一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法。[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：[0007] 一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，所述控制方法步骤包括：[0008] 构建交直流混合微电网拓扑，建立双向AC/DC变换器数学模型，并建立子网等效下垂模型；[0009] 采用基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略对双向AC/DC变换器进行控制，所述的分段双下垂控制策略第一段为采用双下垂控制策略，第二段采用自适应函数的分段双下垂控制策略；[0010] 根据子网直流电压和交流频率将交直流混合微电网分为功率自治和功率互济两种运行模式，双向AC/DC变换器根据对应子网的标幺值进行运行模式的切换，使子网在不同的工作模式运行。[0011] 作为优选技术方案，所述的交直流混合微电网系统工作中孤岛运行模式下采用主从控制模式，主发电单元采用下垂控制代替主电网保证交流母线频率和直流母线电压稳定，从发电单元采用MPPT控制策略实现分布式能源的消纳最大化。[0012] 作为优选技术方案，所述子网的直流电压与交流频率计算具体步骤如下：[0013] 当双向AC/DC变换器处于整流工作模式时，将交流子网等效为一个交流发电单元，交流子网端口也具有交流发电单元的有功下垂特性并与直流子网的其余分布式发电单元进行负载有功功率分配，交流等效发电单元的等效下垂表达式为：[0014][0015] 式中：Vdc和 分别为直流母线电压的实际值和参考值；Pdc和 分别为直流微电网总的输出有功功率的实际值和额定值；kdc为直流等效下垂系数；[0016] 当双向AC/DC变换器处于工作于逆变模式下，直流子网也等效为直流发电单元，直流等效发电单元的有功等效下垂表达式为：[0017][0018] 式中：fac和 分别为交流母线频率的实际值和参考值；Pac和 分别为直流微电网总的输出有功功率的实际值和额定值；kac为交流等效下垂系数。[0019] 作为优选技术方案，所述采用基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略对双向AC/DC变换器进行控制具体步骤如下：[0020] 引入动作阈值δ＞0，当交流子网频率的标幺差值λ，|λ|≤δ时，双向AC/DC变换器停止工作，各子网独立自治运行；当|λ|>δ时，双向AC/DC变换器会按照改进后的自适应双下垂特性进行功率传输，双下垂第一段仍按传统双下垂运行，第一段则通过自适应函数进行改进，基于动作阈值的自适应分段双下垂控制策略表达式为：[0021][0022] 式中：N为加速因子；k0为初始下垂系数；[0023] 采用自适应分段双下垂控制代替传统电压电流双环控制中的电压外环环节为电流内环提供输入变量 和[0024] 交流侧输出电压ed和eq由电压外环给出；[0025] 利用电流内环解耦控制和坐标变换得到PWM波形。[0026] 作为优选技术方案，所述的功率自治模式包括：[0027] 第一功率自治模式：当直流电压和交流频率同时处于额定值功率下的自治阈值范围内，双向AC/DC变换器不工作，交直流子网均处于功率自治模式。[0028] 作为优选技术方案，所述的功率自治模式包括：[0029] 第二功率自治模式：归一化后的直流电压和交流频率差值小于启动阈值时，交直流子网也处于功率自治模式。[0030] 作为优选技术方案，所述的功率自治模式包括：[0031] 第三功率自治模式：当直流电压和交流频率同时大于或小于功率自治的上下限，双向AC/DC变换器处于停机状态。[0032] 作为优选技术方案，当交直流子网不处于功率自治模式时，双向变换器均处于工作模式，将其分为两种功率互济模式。[0033] 作为优选技术方案，所述的功率互济模式包括：[0034] 第一功率互济模式：当直流电压和交流频率产生较大偏差时，设置一个限制系数，当标幺值差值大于限制系数时对双向变流器进行传输功率限制，其表达式为：[0035][0036] 式中：k为自适应下垂系数，Pilc_n为双向AC/DC变换器的额定传输功率。[0037] 作为优选技术方案，所述的功率互济模式包括：[0038] 第二功率互济模式：当交直流子网不处于各功率自治模式及第一功率互济模式时，双向AC/DC变换器正常工作在逆变和整流两种状态。[0039] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0040] 1)本发明通过所提出的双向变换器自适应分段双下垂控制策略方法，可以根据双向变换器自身额定功率和子网内DG额定功率进行有功功率进行子网内有功功率的合理分配，并根据频率电压差值动态调整传输功率，以解决交直流子网间的功率互动问题，从而达到稳定孤岛交直流混合微电网的频率和电压的作用。可以有效提高双向AC/DC变换器对交直流子网的协调能力，提高双向AC/DC变换器对交直流子网的支撑能力以及双向AC/DC变换器和DG的工作效率和使用寿命。附图说明[0041] 图1是本发明基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法流程图；[0042] 图2是本发明实施例中采用的交直流混合微电网结构图；[0043] 图3是双向AC/DC变换器拓扑结构图；[0044] 图4是本发明提出的自适应分段双下垂控制框图；[0045] 图5是本发明提出的交直流子网负载状态判定图；[0046] 图6是本发明实施例中三种方案的子网互斥和子网互补仿真结果图。[0047] 图7是本发明实施例中直流侧和交流测负载波动半实物仿真结果图。具体实施方式[0048] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。[0049] 实施例1[0050] 一种基于自适应分段双下垂的交直流混合微电网功率控制方法，如图1所示其核心主要包括以下内容：[0051] S1、构建交直流混合微电网拓扑，本实施例中的交直流混合微电网如图2所示，孤岛运行模式下系统无法获得大电网支撑会导致系统供电质量的不稳定，因而采用主从控制模式。对交直流子网中的发电单元设置主从关系，柴油发电机、燃气轮机组和储能单元由于其容量大、惯性强的特点将其设置为主发电单元，从发电单元是具有高不确定性和波动性。在孤岛运行模式下，主发电单元采用下垂控制代替主电网保证交流母线频率和直流母线电压稳定，从发电单元采用MPPT控制策略实现分布式能源的消纳最大化。[0052] S2、建立双向AC/DC变换器数学模型，交直流混合微电网的双向AC/DC变换器一般均采用三相半桥电压源型变换器。双向AC/DC变换器拓扑结构如图3所示，为防止交流变量相互耦合导致控制策略设计困难，根据基尔霍夫电压电流定律和坐标变换矩阵得到直流侧和交流侧在dq坐标系下的状态方程。[0053] S3、建立子网等效下垂模型。当双向AC/DC变换器处于整流工作模式时，可以将交流子网等效为一个交流发电单元，其端口也具有交流发电单元的有功下垂特性并与直流子网的其余DG单元进行负载有功功率分配，同理工作于逆变模式下直流子网也可以等效为直流发电单元。[0054] S4、设计自适应分段双下垂控制策略。首先设置动作阈值抑制双向AC/DC变换器工作状态频繁切换；设计Ⅰ段为传统双下垂控制策略，Ⅱ段基于自适应函数的分段双下垂控制策略。[0055] S5、分析交直流子网负载状态。根据子网电压和频率将交直流混合微电网分为功率自治和功率互济两种运行模式而两种运行模式下又详细分为三种功率自治模式和两种功率互济模式。双向变换器根据对应子网的标幺值进行工作模式的切换，从而使子网在不同的工作模式运行。[0056] 下面从模型建立、设计原理、运行模式分析、有效性验证等几个方面对本发明做进一步说明。[0057] 1)双向AC/DC变换器模型[0058][0059] 式中：Vdc、e表示变换器直流侧和交流侧电压；IL、Idc表示变换器直流侧母线电流和输入电流；uic、iic表示变换器交流侧的单相输出电流电压；L、C分别为滤波电感和电容；Cdc为直流侧缓冲电容。ed、eq、iic_d、iic_q分别为变换器交流侧的输入电压和输出电流的d轴和q轴分量；Sd和Sq分别是dq坐标轴下的等效开关函数，其值取0或1；ω为交流子网的电压频率。[0060] (2)子网等效下垂模型[0061] 传统的单个微网中一般均采用下垂控制保证有功功率的合理分配并实现DG的即插即用，而在交直流混合微电网中由于新能源出力随机性和负荷波动性较大，双向AC/DC变换器无法提供稳定的有功功率，Cdc作为缓冲电容可以先将能量进行储存后在进行释放，其容量为：[0062][0063] 本发明将交直流混合微电网中采用MPPT的从发电机组视为吸收负功率的负荷，因此两侧子网内其他发电单元均采用下垂控制，则相应的交流子网和直流子网端口如图4所示均具有等效下垂特性。[0064] 当双向AC/DC变换器处于整流工作模式时，可以将交流子网等效为一个交流发电单元，其端口也具有交流发电单元的有功下垂特性并与直流子网的其余DG单元进行负载有功功率分配，交流等效发电单元的等效下垂表达式为：[0065][0066] 式中：Vdc和 分别为直流母线电压的实际值和参考值；Pdc和 分别为直流微电网总的输出有功功率的实际值和额定值；kdc为直流等效下垂系数。[0067] 同理可以得到双向AC/DC变换器处于逆变工作模式下的直流等效发电单元的有功等效下垂表达式：[0068][0069] 式中：fac和 分别为交流母线频率的实际值和参考值；Pac和 分别为直流微电网总的输出有功功率的实际值和额定值；kac为交流等效下垂系数。[0070] 自适应分段双下垂控制策略设计[0071] 引入阈值δ＞0，λ为交流子网频率的标幺差值，当|λ|<δ时，双向AC/DC变换器停止工作，各子网独立自治运行；当|λ|>δ时，双向AC/DC变换器会按照改进后的自适应双下垂特N(λ/2)性进行功率传输。双下垂Ⅰ段仍按传统双下垂运行，Ⅱ段则按照下式通过自适应函数e进行改进，改进后的分段下垂系数表达式为：[0072][0073] 式中：N为加速因子；k0为初始下垂系数，其值根据双向变换器工作模式确定且满足容量比例分配。从式中看出双向变换器可以根据自身额定功率功率受端子网内DG的额定容量进行子网内有功功率的合理分配，从而提高双向AC/DC变换器和DG的工作效率和使用N(λ/2)寿命。同时选取自适应函数e ，由于直流电压和交流频率为归一化值，则λ取值区间为[‑N(|λ|/2)2,2]，因此e 的取值大于1，因此直流电压和交流频率的标幺值相差越大，子网间的传输功率也随之增大从而使交直流混合微电网更快达到功率平衡。而当|λ|较小时，为保证双向AC/DC变换器工作在额定运行状态下，自适应函数将不再适用。[0074] 经过分段控制后得出设置阈值的自适应分段双下垂控制策略表达式为：[0075][0076] 理想状态下，根据瞬时功率理论可得双向AC/DC变换器传输的有功无功功率的表达式和dq轴电流参考电压为：[0077][0078] 因此自适应分段双下垂控制取代了传统电压电流双环控制中的电压外环环节，为电流内环提供输入变量 和 而交流侧输出电压ed和eq仍由电压外环给出，最后利用电流内环解耦控制和坐标变换模块得到PWM波形。[0079] 稳定性分析[0080] 双向AC/DC变换器的控制系统采用dq坐标轴下的双闭环控制，包括电压电流双环控制和功率环控制两部分，交直流混合微电网双向AC/DC变换器的交流侧和直流侧有功功率方程为：[0081][0082] 式中：XL为变换器交流侧到交流母线间的阻抗；δ为变换器和交流母线间的相角差。因此将上式线性化可以得到输入为交流频率和直流电压，输出为变换器有功功率的传递函数为：[0083][0084] 现有的研究通过对互联变换器进行小信号稳定性分析证明了系统正常运行且λ取0.5时，则根据闭环根轨迹图可知下垂系数k在区间[0,5]内满足系统稳定性要求。根据稳定性分析结果和交直流微网稳定性结论可知自适应分段双下垂的二段控制在调节双向AC/DC变换器传输功率时具有稳定性。[0085] 交直流子网负载状态分析[0086] 交直流混合微电网孤岛运行时，交直流子网通过主发电单元的下垂控制控制子网电压和频率，因此通过归一化后的交流频率和直流电压对交直流混合微电网进行运行模式划分，如图5所示，将子网负载状态分为以下五种情况：[0087] 1)功率自治模式1：当V'dc和f'ac均处于功率自治阈值范围之内，即直流电压和交流频率同时处于额定值附近时，双向变换器不工作，交直流子网均处于功率自治模式，其表达式为：[0088][0089] 式中：U'sg为直流子网的功率自治电压阈值，f'sg为交流子网的功率自治频率阈值。[0090] 2)功率自治模式2：交直流子微网负载相同或接近，即归一化后的直流电压和交流频率差值小于启动阈值时，为避免双向AC/DC变换器的频繁启动，交直流子网也处于功率自治模式，其表达式为：[0091] |V'dc‑f'ac|＜δ[0092] 3)功率自治模式3：当f'ac和U'dc同时大于或小于功率自治的上下限，即交直流子微网同时处于重载或轻载，此时fac和Udc距离额定值偏差较大，子网需要以维持自身稳定性为首要目标，所以双向AC/DC变换器处于停机状态，功率自治的表达式为：[0093][0094] 式中：f'ac_H和f'dc_L分别为交流子网功率自治的上下限；U'dc_H和U'dc_L分别为直流子网功率自治的上下限。[0095] 当交直流子网不处于上述三种功率自治模式时，双向变换器均处于工作模式(逆变或整流)，将其分为两种功率互济模式。[0096] 4)功率互济模式1：当直流电压和交流频率产生较大偏差时，双向变流器需要传输较大功率，有可能会超过双向变换器的额定传输功率，所以本节设置一个限制系数，当标幺值差值大于限制系数时对双向变流器进行传输功率限制，其表达式为：[0097][0098] 式中：k为自适应下垂系数，Pilc_n为双向AC/DC变换器的额定传输功率。[0099] 5)功率互济模式2：当交直流子网不处于上述4种运行模式时，其余情况便为功率互济模式5，双向AC/DC变换器正常工作在逆变和整流两种状态。其表达式为：[0100][0101] 由上述分析可知，孤岛交直流混合微电网分为功率自治和功率互济两种运行模式，而两种运行模式下又详细分为三种功率自治模式和两种功率互济模式。双向变换器根据对应子网的标幺值进行工作模式的切换，从而使子网在不同的工作模式运行。[0102] 验证分析[0103] 为验证本文所提自适应分段双下垂的稳定性和有效性，设置了以下3种方案进行对比分析，如图5所示为三种方案的仿真结果图：[0104] 方案1：交直流子网功率互补和互斥时，设置交流或直流单侧负荷波动，记录交流频率、直流电压和双向变换器传输功率稳态值。[0105] 交直流两侧重载时：0‑0.5s时，子网处于额定运行状态，交流频率和直流电压均维持在额定值。0.5‑1s时，交流侧和直流侧同时产生0.03MW的功率缺额，但两侧标幺值差值小于启动阈值，即交直流子网功率缺额情况相同，此时双向变换器仍不工作，子网处于功率自治模式2，证明了所设启动阈值能够在子网重载时有效抑制双向变换器的频繁启停；1‑1.5s时，两侧负荷继续增大，交流侧功率缺额0.15MW，直流侧功率缺额0.1MW，双向变换器工作于逆变状态使两侧功率缺额到达均衡；1.5‑2s时交流侧切除负荷0.5MW，直流侧继续增大负载0.6MW，此时直流侧功率缺额较大，双向变换器切换至整流模式，可以发现双向变换器的传输功率随着标幺化差值和系统功率缺额的增大而增大。[0106] 交直流两侧轻载时：0‑0.5s时，子网仍处于额定运行状态，交流频率和直流电压处在额定值。0.5‑1s时，两侧轻载，直流侧和交流测各产生0.02MW的功率盈余，此时归一化偏差值为0仍小于启动阈值，子网仍处于功率自治模式2，双向变换器无功率传输；1‑1.5s时交流侧切除负载0.08MW，直流侧切除0.14MW负荷，子网由功率自治模式切换至网间功率互助模式，双向变换器处于逆变模式；1.5‑2s时交流侧DG增发有功功率0.5MW，直流侧负荷增大0.4MW，双向变换器工作模式由逆变模式转为整流模式。可以看出在交直流子网轻载情况下，双向变换器仍能根据各子网功率缺额进行功率传输分配。[0107] 交直流两侧功率互补时：0‑1s时交直流子网各运行于额定运行状态；0.5s时交流测子网增加负载0.015MW，直流侧切除0.015MW负载，此时变换器为平衡两侧功率不平衡应该运行于逆变模式，但由于启动阈值限制不工作，子网间无功率传输；1‑1.5s时继续增大子网间功率差额，交流侧产生0.066MW的功率缺额而直流侧发生0.066MW的功率过剩，此时双向变换器能对功率差额有效响应从而产生0.055MW的传输功率；1.5‑2s时，混合交直流微网和双向变换器的运行模式则跟前一段相反，双向变流器运行于整流模式，其传输有功功率为0.054MW；2‑2.5s和2.5s‑3s时子网间的标幺化差值已经超过变换器最大功率功率，所以变换器处于限功率运行状态。[0108] 方案2：交直流子网容量变化时，设置交流或直流单侧负荷波动，记录交流频率、直流电压和双向变换器传输功率稳态值。由方案2的两个场景可得双向变换器会在交直流子网出现容量不对称时自适应调整传输功率使交直流系统进行合理的功率分配。[0109] 方案3：单侧负载变化时，对比传统双下垂控制和自适应分段双下垂控制下双向变换器的传输效率和子网的稳定性。[0110] 在直流负载变化时，相较于传统双下垂控制，采用自适应双下垂控制会使交直流子网产生较小的频率和电压降落，与此同时双向变流器可以对直流子网多提供0.008MW功率，此外缩放图中可以看出自适应双下垂控制的控制效果波动更小且能更快稳定。当功率缺额消失时，传统双下垂控制由于未设置阈值导致双向变换器仍在进行功率传输使交流子网产生频率偏差。由此可以得出在直流侧负载变化时，自适应双下垂控制策略能够使子网产生较小的频率或电压偏移且能够更快到达稳定状态。[0111] 在交流负载变化时，1s时交流负载增大0.2MW，交直流子网在功率联络线和双向AC/DC变换器的作用下产生频率和电压跌落，传统双下垂控制由于下垂系数固定导致跌落较大，2s后切除前一时刻增加的负载，子网恢复至额定运行状态，3s时切除交流侧负载0.2MW，自适应双下垂控制由于其可变系数自适应对直流子网提供更多功率支撑，对比传统双下垂控制传输功率0.06MW，交流直流侧偏差分别减少38.83％和24.73％。[0112] 本发明针对传统双下垂控制无法根据自身额定功率和子网内DG额定功率进行有功功率合理分配和根据频率电压差值动态调整传输功率，提出了一种基于归一法的双向变换器自适应分段双下垂控制以解决交直流子网间的功率互动问题，从而达到稳定孤岛交直流混合微电网的频率和电压的作用，有效提高双向AC/DC变换器对交直流子网的支撑能力。双向AC/DC变换器作为连接交直流子网的关键，其传输功率由直流电压与交流频率间的差值决定，本文提出的自适应分段双下垂可以有效提高双向AC/DC变换器对交直流子网的协调能力，从而满足系统运行在不同模式的要求。相较于传统双下垂，本文所提出的控制策略在交直流子网偏差较大时，下垂系数能够进行自适应调整，具有更好的功率平衡效果。[0113] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

专利地区：河南

专利申请日期：2024-06-28

专利公开日期：2024-10-08

专利公告号：CN118748439A