主從控制混合微電網(wǎng)中互聯(lián)變流器控制策略

朱永強(qiáng), 王福源，趙娜，賈利虎

(1.新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué)), 北京市 102206；2. 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，天津市 300171)

0 引 言

為了解決可再生能源以及非常規(guī)電源的接入消納問(wèn)題，微電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生[1-3]。微電網(wǎng)又可以分為交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)以及交直流混合微電網(wǎng)[4-5]。交直流混合微電網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)變流器(interlinking converter，ILC)將交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，融合了交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)各自的優(yōu)點(diǎn)，在整合分布式微源和交、直流負(fù)載方面具有更高的效率和兼容性；且依靠ILC實(shí)現(xiàn)功率的相互支撐，可以提高系統(tǒng)的供電可靠性，因此成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)[6-7]。

對(duì)互聯(lián)變流器的靈活控制是交直流混合微電網(wǎng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。文獻(xiàn)[8]將交流母線頻率和直流母線電壓作為輸入量，控制流過(guò)ILC的有功功率；文獻(xiàn)[9-10]通過(guò)標(biāo)幺化的方法，將交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)各自的下垂曲線統(tǒng)一在一個(gè)坐標(biāo)系下，將其差值作為輸入，得到ILC的功率指令；文獻(xiàn)[11-12]根據(jù)ILC直流側(cè)電容的能量波動(dòng)，控制ILC的功率傳輸。上述控制策略均基于對(duì)等控制實(shí)現(xiàn)，但是，由于ILC的耦合作用，一側(cè)功率的小幅波動(dòng)，將會(huì)傳遞至對(duì)側(cè)，可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電壓和頻率造成擾動(dòng)。文獻(xiàn)[13-14]針對(duì)小范圍功率波動(dòng)導(dǎo)致的互聯(lián)變流器的頻繁動(dòng)作，設(shè)計(jì)了誤差動(dòng)作閾值對(duì)其進(jìn)行限制。文獻(xiàn)[15-16]提出在孤島模式下對(duì)ILC采用恒壓恒頻控制，來(lái)穩(wěn)定交流側(cè)的電壓和頻率，但是該控制方法只能使ILC工作在逆變狀態(tài)，即直流側(cè)向交流側(cè)傳輸功率，當(dāng)直流側(cè)功率不足時(shí)，系統(tǒng)將失衡。

現(xiàn)有微電網(wǎng)示范工程基本都采用主從控制模式[17]，主控制單元可以穩(wěn)定母線的電壓和頻率，從控制單元根據(jù)實(shí)際情況按照指令輸出功率。但現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)混合微電網(wǎng)的主從控制研究較少。本文針對(duì)混合微電網(wǎng)中采用主從控制時(shí)網(wǎng)間功率交換難的問(wèn)題，提出主控制單元容占比的概念，來(lái)反映兩側(cè)微網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并據(jù)此設(shè)計(jì)ILC的分區(qū)段控制策略，調(diào)節(jié)子網(wǎng)間的功率流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功率平衡，針對(duì)可能出現(xiàn)的ILC運(yùn)行模式頻繁切換問(wèn)題，設(shè)置滯回比較環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行限制。

1 交直流混合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及子網(wǎng)控制

1.1 交直流混合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

交直流混合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[18]?；旌衔㈦娋W(wǎng)由交流子系統(tǒng)、直流子系統(tǒng)、互聯(lián)變流系統(tǒng)以及檢測(cè)通訊系統(tǒng)組成。交流子系統(tǒng)包括各微源(DG_Vf、DG_PQ)、交流負(fù)載(L_AC)以及線路阻抗(Z)；直流子系統(tǒng)包括各微源(DG_V、DG_P)、直流負(fù)載(L_DC)以及線路電阻(R)。互聯(lián)變流系統(tǒng)由互聯(lián)變流器ILC以及功率控制模塊構(gòu)成，檢測(cè)通訊系統(tǒng)檢測(cè)各微源和負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)并將電氣信息傳遞給功率控制模塊，后者處理后控制ILC的運(yùn)行。

1.2 交流側(cè)的功率平衡關(guān)系

主控制單元DG_Vf 采用恒壓恒頻控制，穩(wěn)定交流側(cè)系統(tǒng)的電壓和頻率，輸出功率可變，一般由具備一定容量的微型燃汽輪機(jī)或儲(chǔ)能設(shè)備構(gòu)成。從控制單元DG_PQ 采用定功率控制，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)分布式電源有功和無(wú)功功率的控制[19]。

交流側(cè)系統(tǒng)的功率平衡關(guān)系如式(1)所示：

圖1 交直流混合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of hybrid AC/DC microgrid

SDG_Vf+SDG_PQ+SILC-SL_AC=0

(1)

式中：SDG_Vf、SDG_PQ、SILC和SL_AC分別為DG_Vf、DG_PQ、ILC以及L_AC的視在功率。當(dāng)ILC運(yùn)行在逆變模式時(shí)SILC為正，直流側(cè)向交流側(cè)提供有功和無(wú)功功率；ILC運(yùn)行在整流模式時(shí)SILC為負(fù)，交流側(cè)向直流側(cè)提供有功功率。

1.3 直流側(cè)的功率平衡關(guān)系

主控制單元DG_V采用恒壓控制，穩(wěn)定直流側(cè)系統(tǒng)的母線電壓，一般由具備一定容量的設(shè)備構(gòu)成，如儲(chǔ)能裝置。從控制單元DG_P采用定功率控制，其可以是風(fēng)力發(fā)電機(jī)或者光伏發(fā)電設(shè)備。

直流側(cè)系統(tǒng)的功率平衡關(guān)系如式(2)所示：

SDG_V+SDG_P-SILC-SL_DC=0

(2)

式中SDG_V、SDG_P和SL_DC分別為DG_V、DG_P以及L_DC的視在功率。

2 互聯(lián)變流器分區(qū)段控制策略

2.1 主控制單元容占比

將主從控制策略運(yùn)用于交直流混合微電網(wǎng)，關(guān)鍵問(wèn)題就是如何建立2個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，如何控制互聯(lián)變流器的功率傳輸。其無(wú)法像下垂控制一樣，通過(guò)檢測(cè)兩側(cè)的電壓和頻率變化來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)橐坏┪㈦娋W(wǎng)兩側(cè)的電壓和頻率發(fā)生變化，那么主從控制下的系統(tǒng)就處于過(guò)載狀態(tài)。

考慮到當(dāng)主控制單元的容量滿足系統(tǒng)的需求時(shí)，主控制單元就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制；因此，可以根據(jù)交直流兩側(cè)主控制單元的容量狀態(tài)信息，來(lái)控制互聯(lián)變流器的運(yùn)行，保證主控制單元的容量狀態(tài)正常，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。

主控制單元的輸出功率占主控制單元額定容量的百分比稱作容占比，其表達(dá)式如式(3)—(5)所示，反映了主控制單元的容量狀態(tài)。

(3)

(5)

2.2 分區(qū)段控制策略

容占比能夠?qū)崟r(shí)反映主控制單元的出力狀況，亦或是主控制單元的剩余可調(diào)度容量。為了判斷主控機(jī)組的出力情況達(dá)到了何種程度(是否有富余的容量向?qū)?cè)提供功率或是否需要對(duì)側(cè)提供幫助來(lái)維持本側(cè)的功率平衡)，需要設(shè)計(jì)一種指標(biāo)，并據(jù)此計(jì)算ILC具體需要傳遞功率的數(shù)額。因此設(shè)計(jì)3級(jí)容占比限值η1、η2和100%對(duì)兩側(cè)的功率進(jìn)行分區(qū)段調(diào)節(jié)，并滿足0<η1<η2。

容占比限值的選取關(guān)系到混合微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)當(dāng)滿足以下2點(diǎn)需求：(1)滿足本側(cè)的供電需求，優(yōu)先保證本側(cè)的供電可靠性；(2)減少功率在子網(wǎng)間的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此，應(yīng)當(dāng)考慮新能源出力波動(dòng)及負(fù)荷功率預(yù)測(cè)誤差的系統(tǒng)總功率波動(dòng)概率，并根據(jù)其置信水平確定主控制單元應(yīng)保留的剩余容量，進(jìn)而確定容占比限值η1、η2。需要指出的是，由于交直流兩側(cè)的微源和負(fù)荷具有各自的特異性，因此兩側(cè)的容占比限值不一定相等。

顯然，當(dāng)交直流兩側(cè)主控制單元的容占比均小于η1時(shí)，表明兩側(cè)主控制單元的負(fù)載率并不高，自身有足夠的剩余容量來(lái)維持本側(cè)的功率平衡并應(yīng)對(duì)分布式電源和負(fù)載的功率波動(dòng)，此時(shí)ILC無(wú)須傳遞功率，處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)交直流兩側(cè)主控制單元的容占比大于100%時(shí)，表明該交直流混合微電網(wǎng)整體處于過(guò)載狀態(tài)下，兩側(cè)的主控制單元都沒(méi)有多余的容量，此時(shí)則應(yīng)該按照負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行負(fù)荷切除，直至達(dá)到各電源輸出的總功率大于等于所有負(fù)載需要的功率，即SG_total≥SL_total。其中，SG_total為各電源輸出的總功率，SL_total為所有負(fù)載需要的功率。

當(dāng)一側(cè)功率充足而另一側(cè)功率不足時(shí)，需要控制ILC工作在整流或逆變模式，將充足側(cè)的功率傳遞至不足側(cè)，從而達(dá)到兩側(cè)功率共同平衡。下面著重討論此類情況(ηrec>η1,ηpro<ηrec；其中，ηpro為供側(cè)主控制單元的容占比，ηrec為受側(cè)主控制單元的容占比)：

(1)當(dāng)ηpro<η1時(shí)，有控制目標(biāo)Ⅰ：使得供側(cè)的容占比小于限值η1，受側(cè)的容占比等于η1；若無(wú)法滿足此情況，則進(jìn)入控制目標(biāo)Ⅱ：使供側(cè)容占比等于限值η1，同時(shí)受側(cè)容占比在區(qū)間[η1,η2)；若仍然無(wú)法滿足，則繼續(xù)增大供側(cè)的出力，進(jìn)入情況(2)；

(2)當(dāng)η1≤ηpro<η2時(shí)，有控制目標(biāo)Ⅲ：使供側(cè)的容占比在區(qū)間[η1,η2)，受側(cè)的容占比等于η2；若無(wú)法滿足此情況，則進(jìn)入控制目標(biāo)Ⅳ：使供側(cè)的容占比等于限值η2，同時(shí)受側(cè)的容占比在區(qū)間[η2,1)；若仍然無(wú)法滿足，則繼續(xù)增大供側(cè)的出力，進(jìn)入情況(3)；

(3)當(dāng)η2≤ηpro<1時(shí)，有控制目標(biāo)Ⅴ：使供側(cè)的容占比在區(qū)間[η2,1)，受側(cè)的容占比等于1；若無(wú)法滿足此情況，則進(jìn)入控制目標(biāo)Ⅵ：使供側(cè)的容占比等于1，同時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行負(fù)荷切除，使得SG=SL，則兩側(cè)的容占比均為1。

表1互聯(lián)變流器各區(qū)段傳遞有功功率參考值
Table1ReferencevalueoftransmissionpowerbyILC

圖2 ILC分區(qū)段控制示意圖Fig.2 Schematic diagram of partitioning control

由于無(wú)功功率的分配僅在交流微電網(wǎng)的電源和負(fù)荷中進(jìn)行，而直流微電網(wǎng)不存在無(wú)功功率消耗，因此，當(dāng)ILC運(yùn)行于整流模式時(shí)，其無(wú)功功率參考值應(yīng)設(shè)置為0；當(dāng)ILC運(yùn)行于逆變模式時(shí)，直流微電網(wǎng)可以向交流微電網(wǎng)提供一些無(wú)功功率支援?？紤]到，ILC的主要任務(wù)是進(jìn)行有功功率傳輸，交流側(cè)的無(wú)功缺額應(yīng)當(dāng)首先由本地的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備承擔(dān)，因此ILC的無(wú)功控制策略為：當(dāng)無(wú)功容占比大于1(ηacQ>1)時(shí)，直流側(cè)向交流側(cè)提供無(wú)功功率，無(wú)功功率參考值為

(12)

此外，為了保證有功功率傳輸不受影響，ILC傳遞的無(wú)功功率最大值為

(13)

考慮到可能會(huì)出現(xiàn)下面的情況：假設(shè)受側(cè)的容占比ηrec>1，此時(shí)供側(cè)通過(guò)ILC向其傳遞功率，經(jīng)過(guò)功率調(diào)整后，受側(cè)主控制單元的容占比降至穩(wěn)定值，據(jù)此系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為受側(cè)主控機(jī)組的狀態(tài)可以滿足本側(cè)的需求，ILC將停止工作，導(dǎo)致受側(cè)回到過(guò)載狀態(tài)，從而發(fā)生功率調(diào)節(jié)頻繁振蕩的現(xiàn)象，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。因此，需要改變?nèi)菡急鹊挠?jì)算方法，通過(guò)其他微源的出力狀況來(lái)側(cè)面反映主控制單元的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到消除上述功率調(diào)節(jié)振蕩的目的。式(3)—(5)改為式(14)—(16)：

(14)

(15)

(16)

式中：PL_AC、QL_AC分別為交流側(cè)負(fù)載消耗的有功功率和無(wú)功功率；QILC為ILC傳遞的無(wú)功功率；PDG_PQ、QDG_PQ分別為DG_PQ的有功功率、無(wú)功功率。

2.3 滯回比較環(huán)節(jié)

由于分布式電源出力與負(fù)荷波動(dòng)的隨機(jī)性，兩側(cè)容占比可能會(huì)在100%附近頻繁波動(dòng)，這將導(dǎo)致ILC在整流與逆變邊緣頻繁切換，影響電力電子裝置的壽命及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此，在控制策略最后設(shè)置了一個(gè)滯回比較環(huán)節(jié)，來(lái)避免上述情況的發(fā)生。滯回比較環(huán)節(jié)的原理如圖3所示。其中，橫坐標(biāo)為供側(cè)主控制單元的本地容占比ηlp，縱坐標(biāo)為ILC傳遞功率。

圖3 滯回比較環(huán)節(jié)原理圖Fig.3 Diagram of hysteresis comparison principle

容占比進(jìn)入100%附近的產(chǎn)生原因有2種：(1)向?qū)?cè)傳遞功率導(dǎo)致容占比升高而進(jìn)入臨界狀態(tài)；(2)本側(cè)重載導(dǎo)致容占比升高而進(jìn)入臨界狀態(tài)。考慮到，頻繁切換通常是由于小范圍的功率頻繁波動(dòng)導(dǎo)致的，對(duì)于第1種情況，供側(cè)和受側(cè)的狀態(tài)差異明顯，不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生地位轉(zhuǎn)換，因此無(wú)須進(jìn)入滯回比較環(huán)節(jié)；對(duì)于第2種情況，供受兩側(cè)狀態(tài)相近，可能在短時(shí)間內(nèi)頻繁發(fā)生地位轉(zhuǎn)換，因此需要進(jìn)入滯回比較環(huán)節(jié)進(jìn)行限制。為了實(shí)現(xiàn)上述2種情況的判斷，滯回比較環(huán)節(jié)中的供側(cè)容占比ηlp采用本地容占比表示，由式(17)得到。式(17)能夠正面反應(yīng)本側(cè)主控制單元對(duì)本側(cè)的實(shí)際出力狀況，實(shí)現(xiàn)2種情形的區(qū)分。

系統(tǒng)的控制流程如圖4所示。在此，給出了交流側(cè)功率充足、直流側(cè)功率不足(“交足直虧”)時(shí)，ILC傳遞功率參考值計(jì)算過(guò)程流程，如圖5所示。

2.4 控制器設(shè)計(jì)

本文的ILC采用電壓型PWM變換器結(jié)構(gòu)[20]，如圖6所示。直流側(cè)與直流微電網(wǎng)的母線連接，并聯(lián)有儲(chǔ)能電容；交流側(cè)經(jīng)過(guò)LC濾波器及線路阻抗，與交流微電網(wǎng)連接。

圖4 系統(tǒng)控制流程框圖Fig.4 Diagram of system control flow

本文的ILC采用功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略。功率外環(huán)的功率參考值由上述控制策略計(jì)算得到，電流內(nèi)環(huán)的電流參考值由功率外環(huán)得到，電流內(nèi)環(huán)輸出dq坐標(biāo)系下的電壓參考值，最后經(jīng)過(guò)dq-abc變換以及空間矢量脈寬調(diào)制得到IGBT的觸發(fā)脈沖。

3 仿真分析

針對(duì)圖1所示的交直流混合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，搭建了仿真電路來(lái)驗(yàn)證所提分區(qū)段控制策略的可行性。特別地，驗(yàn)證了“交足直虧”和“直足交虧”2種情況下，ILC是否能夠按照既定的控制策略分別工作在整流和逆變模式。交流微電網(wǎng)中，母線線電壓有效值為380 V，主控制單元的額定容量為100 kW；直流微電網(wǎng)中，母線電壓為800 V，主控制單元的額定容量為100 kW。容占比限值η1、η2分別設(shè)為70%和90%。滯回比較環(huán)節(jié)的驗(yàn)證見(jiàn)附錄A。

3.1 情形1：“直足交虧”

此狀態(tài)下，混合微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)變化如表2所示(由于DG_Vf和DG_V采用恒壓控制，其功率輸出隨系統(tǒng)狀態(tài)的變化而改變，故未示出)。直流側(cè)功率充足，交流側(cè)功率缺額逐漸增加。交直流兩側(cè)的主控制單元及ILC的有功功率變化曲線如圖7所示，兩側(cè)的電壓和頻率變化曲線如圖8所示，兩側(cè)主控制單元容占比的變化如表3所示。

圖5 “交足直虧”時(shí)ILC傳遞功率參考值計(jì)算過(guò)程流程Fig.5 Flow chart of calculation process of ILC transmission power reference value under sufficient AC and insufficient DC

圖6 ILC控制系統(tǒng)原理圖Fig.6 Principle diagram of ILC control system

圖7 “直足交虧”下混合微電網(wǎng)有功功率變化曲線Fig.7 Active power change of hybrid microgrid in Case 1

圖8 “直足交虧”下混合微電網(wǎng)電壓頻率變化曲線Fig.8 Voltage and frequency change of hybrid microgrid in Case 1

結(jié)合上述圖表數(shù)據(jù)可知，在0～0.5 s時(shí)，兩側(cè)的容占比均小于70%，因此互聯(lián)變流器處于待機(jī)狀態(tài)，交直流兩側(cè)沒(méi)有功率傳遞。在0.5 s時(shí)，交流側(cè)負(fù)荷突然增大至145 kW，出現(xiàn)功率缺額，ILC工作于逆變模式下的區(qū)段Ⅰ，此時(shí)，直流側(cè)ηdc<70%，交流側(cè)ηacP=70%；隨著交流側(cè)負(fù)荷的繼續(xù)增大，在1.0～2.5 s時(shí)，ILC工作在區(qū)段Ⅱ，直流側(cè)ηdc=70%，交流側(cè)70%≤ηacP<90%；在2.5～3.0 s時(shí)，負(fù)荷繼續(xù)增大，ILC由區(qū)段Ⅱ進(jìn)入?yún)^(qū)間Ⅲ，直流側(cè)70%≤ηdc<90%，交流側(cè)ηacP=90%。

同時(shí)，交流側(cè)母線電壓能夠穩(wěn)定維持在額定值附近，系統(tǒng)頻率的波動(dòng)小于±0.1 Hz；直流側(cè)母線電壓也能夠維持在800 V。

3.2 情形2：“交足直虧”

此狀態(tài)下，混合微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)變化如表4所示。交流側(cè)功率充足，直流側(cè)功率缺額逐漸增加。兩側(cè)的主控制單元及ILC的有功功率變化曲線如圖9所示，兩側(cè)的電壓和頻率變化曲線如圖10所示，兩側(cè)主控制單元容占比的變化如表5所示。

表4“交足直虧”下混合微電網(wǎng)功率變化
Table4PowerchangeofhybridmicrogridinCase2

圖9 “交足直虧”下混合微電網(wǎng)有功功率變化曲線Fig.9 Active power change of hybrid microgrid in Case 2

結(jié)合圖和表中數(shù)據(jù)可知，在0～0.5 s時(shí)，兩側(cè)的容占比均小于70%，因此互聯(lián)變流器處于待機(jī)狀態(tài)，交直流兩側(cè)沒(méi)有功率傳遞。在0.5 s時(shí)，直流側(cè)負(fù)荷突然增大至150 kW，出現(xiàn)功率缺額，ILC工作于整流模式下的區(qū)段Ⅱ，此時(shí)，交流側(cè)ηacP=70%，直流側(cè)70%≤ηdc<90%；隨著直流側(cè)負(fù)荷的繼續(xù)增加，在1.0～1.5 s時(shí)，直流側(cè)負(fù)荷的增大由DG_V承擔(dān)，交流側(cè)70%≤ηacP<90%，直流側(cè)ηdc=90%，因此ILC工作在區(qū)段Ⅲ；在1.5～2.5 s時(shí)，負(fù)荷的增大改由DG_Vf承擔(dān)，ILC仍工作在區(qū)間Ⅲ，交流側(cè)70%≤ηacP<90%，直流側(cè)ηdc=90%；在2.5～3 s時(shí)，負(fù)荷繼續(xù)增大，ILC進(jìn)入?yún)^(qū)間Ⅳ，交流側(cè)ηacP=90%，直流側(cè)90%≤ηdc<1。

圖10 “交足直虧”下混合微電網(wǎng)頻率電壓變化曲線Fig.10 Voltage and frequency change of hybrid AC/DC microgrid in Case 2

同時(shí)，交流側(cè)母線電壓能夠穩(wěn)定維持在額定值附近，系統(tǒng)頻率的波動(dòng)小于±0.1 Hz；直流側(cè)母線電壓也能夠維持在800 V。

4 結(jié) 論

本文分析了基于主從控制的交直流混合微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下的運(yùn)行特性，提出了主控單元容占比的概念，建立了交直流兩側(cè)的數(shù)學(xué)聯(lián)系，據(jù)此設(shè)計(jì)了互聯(lián)變流器的分區(qū)段控制策略。仿真結(jié)果表明，離網(wǎng)模式下該策略能夠按照既定目標(biāo)，控制ILC靈活運(yùn)行于整流和逆變模式，維持混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡；滯回比較環(huán)節(jié)能夠有效避免ILC運(yùn)行模式的頻繁切換，提高系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。

附錄A

此處驗(yàn)證滯回比較環(huán)節(jié)的可行性?；旌衔㈦娋W(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)變化如表A1所示(由于DG_Vf和DG_V采用恒壓控制，其功率輸出隨系統(tǒng)狀態(tài)的變化而改變，故未示出)。微電網(wǎng)運(yùn)行于整流和逆變2種狀態(tài)，其中經(jīng)歷了滯回比較環(huán)節(jié)。交直流兩側(cè)的主控制單元及ILC的有功功率變化曲線如圖A1所示，兩側(cè)的電壓和頻率變化曲線如圖A2所示，兩側(cè)主控制單元容占比的變化如表A2所示。

在0～0.5 s，兩側(cè)功率充足，ILC處于待機(jī)狀態(tài)。0.5～1.0 s，交直流兩側(cè)負(fù)載增加，交直流兩側(cè)主控制單元在ILC未出力時(shí)的容占比分別為ηacP=108%、ηdc=90%，此時(shí)功率由直流側(cè)流向交流側(cè)(逆變)，ILC傳遞有功功率 8 kW，調(diào)節(jié)后的主控制單元容占比為ηacP=100%、ηdc=98%，此時(shí)運(yùn)行于控制區(qū)段Ⅴ。1～1.5 s，直流側(cè)從控制單元出力減少，需要ILC傳遞的功率增加，導(dǎo)致交流側(cè)主控制單元進(jìn)入滯回比較環(huán)節(jié)，交直流兩側(cè)主控制單元的容占比為ηacP=95%、ηdc=105%；理論上，此時(shí)ILC應(yīng)運(yùn)行于整流狀態(tài)的控制區(qū)段Ⅵ，交流側(cè)向直流側(cè)傳遞有功功率 5 kW，但由于交流側(cè)主控制單元處于滯回比較環(huán)節(jié)當(dāng)中，為了限制ILC的運(yùn)行狀態(tài)頻繁切換，此時(shí)其不具備向直流側(cè)輸送功率的能力。1.5～2.0 s，由于交流側(cè)從控制單元的出力增多，主控制單元的容占比下降至ηacP=55%，退出了滯回比較環(huán)節(jié)，從而又恢復(fù)了向直流側(cè)輸送功率的能力，在分區(qū)段策略的控制下，ILC傳遞功率PILC=-15 kW，此時(shí)交直流兩側(cè)主控單元的容占比為ηacP=70%、ηdc=90%，運(yùn)行于控制區(qū)段Ⅳ。

同時(shí)，交直流兩側(cè)系統(tǒng)母線的電壓和頻率都能維持在額定值附近。

表A1滯回比較下混合微電網(wǎng)功率變化
TableA1PowerchangeofhybridAC/DCmicrogridinhystersiscomparison

表A2滯回比較下混合微電網(wǎng)容占比變化
TableA2CapacityoccupancyratechangeofhybridAC/DCmicrogridinhystersiscomparison

圖A1滯回比較下混合微電網(wǎng)有功功率變化曲線
Fig.A1ActivepowerchangecurvesofhybridAC/DCmicrogridinhysteresiscomparison

圖A2滯回比較下混合微電網(wǎng)電壓頻率變化曲線
Fig.A2VoltageandfrequencychangecurvesofhybridAC/DCmicrogridinhysteresiscomparison