本發明專利技術涉及一種包含Z源變換器的交直流混合微電網及協調控制策略，包括直流部分、交流部分以及Z源變換器；直流部分通過Z源變換器與交流部分連接。本發明專利技術在并網和孤島模式下，采用協調控制，使整個微電網中的各變換器協調配合工作，多個控制目標得以實現；所設計的控制器使各變換器阻抗匹配，保證了微電網的穩定。由于直流母線電壓較低，降低了直流母線與電源及負載間的變換器功率等級，使損耗得以減小，特別適合于直流微電源和直流負載電壓均比較低的情況，此外還具有控制靈活、可靠性高等優點。
【技術實現步驟摘要】
—種包含Z源變換器的交直流混合微電網及協調控制策略
本專利技術涉及一種新型結構的微電網及控制策略，具體的說，是涉及一種包含Z源變換器的交直流混合微電網及協調控制策略。
技術介紹
微電網解決了分布式發電的并網問題，作為對大電網的有益補充,微電網具有廣泛的應用前景。目前，交流微電網是微電網的主要形式，得到的研究也相對更為廣泛和深入。在交流微電網中，所有微電源、儲能裝置和負荷都接在交流饋線上，它們都要經過DC-DC-AC, AC-DC-AC, AC-DC-DC等多級電力電子變換器與交流饋線連接，需要對交流饋線的頻率和相位進行跟蹤，降低了可控性和可靠性；此外與大電網相似，要考慮無功功率的流動及平衡問題。與交流微電網相比，直流微電網有一些獨特的優點:①直流微電源可通過DC-DC變換器接至微電網，而交流微電源則通過AC-DC變換器接入微電網，無需考慮頻率和相位的同步；②減少了電力電子變換環節，損耗也得以降低；③直流微電網沒有無功功率的流動，直流母線電壓是反映系統功率平衡的唯一指標，控制上更為簡單。但是隨著微電網的發展，微電源和負載的類型越來越豐富，直流和交流類型都不占絕對優勢，因此，結合了交流微電網和直流微電網優勢的交直流混合微電網(hybrid AC/DC micro-grid)逐漸受到人們的重視。 交直流混合微電網包含一條交流母線和一條直流母線。和交流母線連接的有風力發電機、燃氣輪機、交流負載等，交流母線還通過斷路器與大電網連接；和直流母線連接的有光伏板、蓄電池、電動汽車充電站、直流負載等。交流母線和直流母線通過橋式AC/DC變換器連接，AC/DC變換器的作用是實現交流電網和直流電網的雙向功率交換，并且在并網模式下實現混合微電網和大電網的功率交換，在孤島模式下為微電網提供電壓和頻率的支撐。交直流混合微網能夠避免交流微網和直流微網中過多的交-直和直-交變換，使各種可再生交、直流電源和負載更方便地接入，具有較高的應用價值。 現有的交直流混合微電網存在以下不足: (I)直流母線電壓都高于交流母線的線電壓幅值。例如交流母線電壓為三相220V (相電壓)，則直流母線電壓應至少在380V以上，并且盡量高一些，一般取為600V以上。這是因為連接交流母線和直流母線的三相橋式變換器本質上為升壓型拓撲，如果直流母線電壓過低，則三相橋式變換器將無法正常工作；在并網模式時，也需要直流側電壓高一些，才能保證高質量的入網電流。但實際上，光伏發電等直流微電源、電動汽車充電站、LED燈具等直流負載的電壓都相對較低。例如直流電動汽車充電樁的輸出電壓一般為400V，LED路燈也是低壓設施。如果直流母線電壓過高，則需利用大功率的DC-DC變換器實現降壓，增加成本和損耗。一種解決方法是采用不同電壓等級的多條直流母線，但兩條直流母線有功率交換時需要對連接它們的DC-DC變換器進行功率控制，增加微電網控制的難度。 (2)采用常規的AC/DC橋式變換器連接交流母線和直流母線。在交直流混合微電網中，連接交流母線和直流母線的變換器在整個微電網扮演著十分關鍵的角色。常規AC/DC橋式變換器除了造成第(I)點中提到的直流母線電壓必須較高之外，上下橋臂的驅動信號必須插入死區時間以避免直通造成直流側短路，這不僅造成變換器輸出的交流電壓或電流波形畸變，更嚴重的是降低了變換器的可靠性，威脅著微電網的安全。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種應用了 Z源變換器的交直流混合微電網及協調控制策略，用Z源變換器代替傳統的橋式變換器實現直流電網和交流電網的接口。直流母線的電壓可以小于交流母線的幅值，從而使交直流混合微電網的運行更為靈活；另外Z源變換器可工作于直通狀態，大大提高了整個微電網的可靠性。在協調控制策略的作用下，這種混合微電網可以在并網模式和孤島模式下正常運行。 為實現上述目的本專利技術的具體方案如下: 一種包含Z源變換器的交直流混合微電網，包括直流部分、交流部分以及Z源變換器； 所述直流部分包括光伏板，所述光伏板接至Boost變換器，Boost變換器再與蓄電池充放電路連接，兩者之間為直流負載，蓄電池充放電電路的另一側通過直流母線接Z源變換器； 所述交流部分包括雙饋異步風力發電機，所述雙饋異步風力發電機及背靠背AC-DC-AC變換器接至交流母線，Z源變換器通過LC濾波器接至交流母線，交流母線上還帶有交流負載，且交流母線經斷路器與電網連接。 可選的，所述Z源變換器與所述交流母線之間還設有變壓器。 一種包含Z源變換器的交直流混合微電網協調控制策略: 并網模式下，Boost變換器利用最大功率點跟蹤(MPPT)算法跟蹤光伏板的最大功率，Z源變換器控制功率在交流母線和直流母線之間雙向流動，DFIG及與其連接的背靠背交-直-交變換器實現風力發電機的MPPT。 一種包含Z源變換器的交直流混合微電網協調控制策略: 孤島模式下，Boost變換器和雙饋異步風力發電機背靠背交-直-交變換器根據功率平衡和能量限制使光伏板和風力發電機運行在MPPT或非MPPT狀態，Z源變換器為交流母線提供穩定的電壓和頻率，同時實現交流母線和直流母線的功率交換，蓄電池變換器根據功率平衡關系令蓄電池充電或放電。 本專利技術提供的包含Z源變換器的交直流混合微電網及協調控制策略在并網和孤島模式下，采用協調控制，使整個微電網中的各變換器協調配合工作，多個控制目標得以實現；所設計的控制器使各變換器阻抗匹配，保證了微電網的穩定。由于直流母線電壓較低，降低了直流母線與電源及負載間的變換器功率等級，使損耗得以減小，特別適合于直流微電源和直流負載電壓均比較低的情況，此外還具有控制靈活、可靠性高等優點。 【附圖說明】 此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本專利技術的不當限定，在附圖中: 圖1是本專利技術實施例Z源變換器拓撲結構示意圖； 圖2是本專利技術實施例混合微電網結構示意圖。 【具體實施方式】 下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本專利技術，在此本專利技術的示意性實施例以及說明用來解釋本專利技術，但并不作為對本專利技術的限定。 實施例 圖1中電感Lp L2和電容Cp C2構成Z源網絡，半導體開關器件S1?S6構成三相橋式電路，Udcl為直流側電容電壓，Udc2為直流鏈電壓，圖1為Z源逆變器的典型應用，即交流側通過濾波電感與電網連接構成并網逆變器。 圖2中的交直流混合微電網分為直流部分和交流部分，兩部分各有I條母線，分別叫做直流母線和交流母線，Z源逆變器是兩部分的接口變換器，Z源變換器主要有2個作用，一是實現直流母線和交流母線的功率交換，二是利用Z源網絡的升壓功能，使直流母線電壓可以高于交流母線電壓幅值，也可以小于交流母線電壓幅值；Z源變換器可采用常規拓撲，也可采用各種新型的Z源變換器； 在直流部分中，光伏板接至Boost變換器，Boost變換器再與蓄電池充放電路連接，2者之間為直流負載，蓄電池充放電電路的另一側接Z源變換器； 在交流部分中，DFIG及背靠背AC-DC-AC變換器接至交流母線，Z源變換器通過LC濾波器和變壓器(變壓器可以省略)接至交流母線，交流母線上還帶有交流負載，交流母線經斷路器與電網連接。 可將Z源本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種包含Z源變換器的交直流混合微電網，其特征在于：包括直流部分、交流部分以及Z源變換器；所述直流部分包括光伏板，所述光伏板接至Boost變換器，Boost變換器再與蓄電池充放電路連接，兩者之間為直流負載，蓄電池充放電電路的另一側通過直流母線接Z源變換器；所述交流部分包括雙饋異步風力發電機，所述雙饋異步風力發電機及背靠背AC?DC?AC變換器接至交流母線，Z源變換器通過LC濾波器接至交流母線，交流母線上還帶有交流負載，且交流母線經斷路器與電網連接。
【技術特征摘要】
1.一種包含Z源變換器的交直流混合微電網，其特征在于: 包括直流部分、交流部分以及Z源變換器； 所述直流部分包括光伏板，所述光伏板接至Boost變換器，Boost變換器再與蓄電池充放電路連接，兩者之間為直流負載，蓄電池充放電電路的另一側通過直流母線接Z源變換器； 所述交流部分包括雙饋異步風力發電機，所述雙饋異步風力發電機及背靠背AC-DC-AC變換器接至交流母線，Z源變換器通過LC濾波器接至交流母線，交流母線上還帶有交流負載，且交流母線經斷路器與電網連接。2.如權利要求1所述的包含Z源變換器的交直流混合微電網，其特征在于: 所述Z源變換器與所述交流母線之間還設有變壓器。3.一種包含Z源...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王曉剛，柳晶晶，張杰，王清，王佳慶，
申請(專利權)人：廣州大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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