交直流混合微電網運行控制策略的思考

陳曉忱

摘 要：近年來，人類對交直流混合微電網的利用逐年增多，國家也對其運行控制逐步重視起來，本文首先闡述了交直流混合微電網系統結構和系統關鍵部分的作用，然后從直流側光伏發電、交流側光伏發電、蓄電池充放電和AC/DC變換器這四方面提出了交直流混合微電網運行的控制策略。希望通過此思考對相關人員帶來啟示，從而更加提高交直流混合微電網系統的控制水平。

關鍵詞：交直流混合微電網；交流側光伏發電；蓄電池；AC/DC變換器

引言：現階段，國家越來越重視可再生能源的作用，這些能源可以通過微電網實現有效的利用，而微電網主要分為直流、交流與交直流混合微電網三種。在當今社會中，直流用電設備較多，而交直流混合微電網將是未來的一種發展趨勢，但是目前其在控制方面還需要繼續改進，下面就來分析一下交直流混合微電網運行的控制策略。

1.交直流混合微電網系統結構

1.1系統結構

交直流混合微電網的系統結構主要是由四部分組成的，第一部分是交流子系統，該系統通過逆變器達成MPPT，從而控制單位功率上的因數。第二部分是直流子系統，該系統中的光伏發電單元有跟蹤功能，其中的蓄電池儲能可以進行充電與放電。第三部分是功率交換系統，主要包括變換器與隔離變壓器兩項裝置，此系統中的并網接口有著較為強大的功能，能夠實現孤島模式與并網的自由切換。最后一部分就是微電網控制器，這部分不僅可以實現自動并網、孤島檢測，還可以控制光伏與負荷控制器等各分部系統，從而對整個系統的運行進行控制，以促進其切換與安全運行[1]。

1.2系統關鍵部分的作用

交直流混合微電網中的各系統都有一定的作用，其中交流與直流子系統的分別起到控制功率與跟蹤監督微電網運行的作用。電網中的蓄電池可以對系統起到平抑的影響，進而增強直流側光伏利用率，同時，在微電網處于孤島運行的期間，其還可以充當系統中的平衡節點，對直流兩側的功率發生作用，使二者趨近于平衡，最終聯合變換器共同維護系統的平穩運行。而AC/DC變換器可以保證頻率與電壓的平穩，也可以在并網運行期間使伏發電功率定額進入電網內部，從而進一步使系統平穩運行。

2.交直流混合微電網運行的控制策略

2.1對直流側光伏發電的控制

在微電網系統進行光伏發電的時候，可以實現大功率全程控制的功效，這一流程也被稱為MPPT控制。要想有效的對系統進行控制，首先就要控制好直流測光發電單元，該部分中的直流母線可以與Boost 變換器連接在一起。圖1則是對直流側光伏發電的控制流程。在具體控制時可以使用電壓環控制模式進行處理。首先系統中的光伏電池會輸出壓電壓Upv，之后會進行MPPT的系列計算，從而得出電壓Um，這就是最大功率出所在的電壓值，這個數值可以作為電池出口電壓的參考標準。之后再進行PI調節，最后將其中的載波和調制波進行比較分析，系統就可以自動得到信號驅動開關管。通過這樣的流程，就可以跟蹤直流側光伏發電中的最大功率，從而對直流側光伏發電運行進行有效的控制。

2.2對交流側光伏發電的控制

在交流側光伏發電系統中，交流母線是與變化器直接聯系在一起的。如圖2是對交流側光伏發電的控制流程，主要是采用電壓-無功控制策略，具體控制時，可以把無功功率的數值設置為0，其就會與電壓發生作用，對系統的外環加以控制，而所產生的電流也可以實現對內環的控制，具體流程可見圖2。首先，電池出口壓Upv和Um之間的差值會先得到PI的調控，同時，系統中的實測值和無功功率的參考值也會被PI影響，進而會得到交軸性的電流。之后，直流與交流會進行解耦，進而得到dq 的值，而該值會被傳送進PWM發生器中，從而作用與開關管，達到對系統功率調節的目的，這一流程就是對交流側光伏發電的具體控制。

2.3對蓄電池充放電的控制

對于混合微電網中的蓄電池，一般是對其充電和放電的功能進行控制，這項功能主要由 DC/DC變化器來實現，用于蓄電池中的變換器一般是雙向的，圖3是其拓撲機構圖，由該圖可以分析到，當K1斷開而K2通暢時，蓄電池就可以向內充電，Buck變換器發揮主要作用。而當K2斷開而K1通暢時，蓄電池就可以向外放電，其中的Boost變換器發揮主要作用[2]。在具體進行充放電控制時，可以用電流與電壓結合的方式進行控制，具體流程可見圖4，電壓外環可以對系統中的母線電壓產生影響，從而使母線平穩運行，而電池充電是的電流會受到系統內環的作用。母線電壓和Udc首先經由PI調節，之后得到充放電流的參考值，其再與實際值的差值再次通過PI，最終進入到發生器的開關內，從而實現蓄電池的充電與放電。

2.4 對AC/DC變換器的控制

AC/DC變換器與直流和交流的子系統直接相連，可以使整個微電網系統的運行功率達到平衡。對于V/f 部分可以使用電流內環和電壓外環環共同作用的策略，而對于P/Q 部分，則與之正好相反。在具體運行時，只單獨對系統的外環進行切換處理就可以達到效果。具體的控制流程包涵以下兩種控制方式。第一種就是在V/f 控制期間，由正弦電壓能夠決定出科學的用于dq 變換作用的相位角，而電壓外環可以通過PI的調改為電流內環提供一定的參考依據。而第二種就是在P/Q 控制期間，網側相位角由50Hz 電壓提供，電流內環的參考是通過PI調動后的功率外環所得出。當交直流混合微電網系統的并網點出現信號時，這兩種不同的控制模式就可以發揮作用，從而順利的發出信號，對AC/DC變換器進行控制。

結束語：綜上所述，交直流混合微電網系統在人類生產生活中可以起到非常大的作用，其主要由四個部分組成，各部分都發揮一定的作用，通過對各部分系統控制，就可以對整個系統進行控制，從而促進其平穩、安全的運行。在未來，相關技術人員一定要進行進一步的研究與分析，從而科學的提高系統的使用效果和控制水平，為社會的發展貢獻出力量。

參考文獻：

[1]蒲天驕，李燁等.基于電力電子變壓器的交直流混合系統優化運行控制關鍵技術及研究框架[J].電網技術，2018，42（09）：2752-2759.

[2]謝文超，朱永強等.交直流混合微電網中互聯變流器功率控制[J].電力建設，2016，37（10）：9-15.