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基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策略

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admin 发表于 2024-12-14 11:22 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策略
摘要:随着可再生能源渗透率的不断提高,交直流混合微电网集群逐渐成为新型电力系统的弹性解决方案.考虑到实际运行中各子电网优先级和电能质量需求存在差异,该文提出一种基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策略,以实现系统的弹性功率交互.首先,通过将归一化的交流频率和直流电压值作为子电网的状态偏差因子,以最小化全局总偏差因子为目标构建了用于交直流混合微电网集群的最优电力交换模型,该模型充分考虑了子电网的优先级指数和供电容量;其次,基于最优电力交换目标,提出用于双向互联变流器的准下垂控制策略,由于该策略中双向互联变流器仅需检测本地交流频率/直流电压的状态偏差因子,因此可以实现对交直流混合微电网集群整体偏差因子最小化的分散式最优功率自主协同控制;最后,构造了两个仿真实例,并利用半实物仿真系统验证了所提策略的有效性.

Abstract:Withtheincreasingpenetrationofrenewableenergy,hybridAC-DCmicrogridclusters(HMG-Cluster)aregraduallybecomingresilientsolutionsfornewpowersystems.AsakeycomponentforinterconnectingandsynergizingACandDCmicrogrids,bidirectionalinterlinkingconverter(BIC)enablesefficientpowermanagementandfaultride-throughinHMGsystems.However,howtocontrolandoptimizethepowerallocationschemeofBICremainsafundamentalchallenge.Tofillthegapintheexistingresearch,apriority-drivenBICdecentralizedcontrolstrategyisproposedtoensuretheoptimizationofthepowerexchangeoftheHMG-Clusteraccordingtothedifferentprioritiesandcapacityrequirementsofthesub-gridsinthesystem.First,theoptimalpowerexchangemodelforHMG-ClusterisrealizedbytakingthenormalizedACfrequencyandDCvoltagevaluesasthestatedeviationfactorsofthesub-grids,andproposingapowerexchangestrategywiththeobjectiveofminimizingthetotalglobaldeviationfactorandconsideringthesub-gridpriorityandpowersupplycapacity.Further,theoptimalsolutionoftheproposedoptimizationproblemcanbeobtainedbytransformingtheproposedpowerexchangemodelintoasolvablemathematicalproblemandbyconstructingandsolvingtheLagrangefunctionoftheproposedoptimizationproblem.Second,accordingtotheoptimalpowerexchangeobjective,Adecentralizedquasi-sagcontrolstrategybasedonBICsisproposed.SincetheBICinthisstrategyonlyneedstodetectthestatedeviationfactorofthelocalACfrequencyorDCvoltage,thedecentralizedoptimalpowerautonomouscooperativecontrolcanbeachieved.Inaddition,sincethemaincontrollerthereinachievesaccuratepowertrackingthroughdualvoltage-currentclosed-loop,whichinturnenablestheHMG-Clusterenergytooperateinthestateofminimizingtheoveralldeviationfactor.Finally,theeffectivenessoftheproposedstrategyisverifiedbasedontwosimulationcasesonahardware-in-the-loop(HIL)system.Basedonthesimulationresultsunderthetwocases,theresultsshowthecontrolstrategyproposedcanbeoperatedundersub-gridpriority-driven,i.e.,thestatedeviationcoefficientratiosofthesub-gridsarealwaysconsistentregardlessofthesystemloadsurgeorfaultconditions,andthesub-gridswithhigherpriorityhavehighervoltageindexandpriorityindexcomparedtotheglobalsharedcontrolstrategy.Inaddition,inthecaseofinsufficientsystemdispatchablepower,thelow-prioritysub-gridswillensurethattheloadswithhighpriorityarerestoredfirstbyautomaticallydumpingloadsandincreasingthedeviationfactor.Therefore,theoptimizationobjectivevalueofthecontrolstrategyproposedissmallercomparedwiththeglobalsharedcontrolstrategy.Insummary,thefollowingconclusionscanbedrawn:(1)TheoptimalpowerexchangemodelforHMG-Clusterwiththeobjectiveofminimizingtheglobaltotaldeviationfactorisconstructed.Themodelisabletorealizeautonomouspowerinteractionamongsub-gridsoftheHMG-Clustersystembasedontheself-optimizingcooperativecontroloftheBICstatedeviationfactor.(2)Adecentralizedquasi-sagcontrolstrategyforaBICisproposed.SincetheBICinthisstrategyonlyneedstodetectthelocalACfrequencyandDCvoltagesignals,adecentralizedquasi-sagcontrolstrategybasedonBICisproposedandusedtorealizepowerautonomoussynergyinHMG-Cluster.(3)ThedecentralizedcontrolstrategybasedonprioritydrivenHMG-Clustersystemproposedinthisarticleisafundamentalresearchthatcanachievecompatibilitywithanyadvancedcontrolalgorithmandachievehigherlevelcontrolobjectivesinfutureresearchwork.

作者:孔惠文   马静   程鹏   贾利民 Author:KongHuiwen   MaJing   ChengPeng   JiaLimin
作者单位:新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)北京102206;国家能源交通融合发展研究院(华北电力大学)北京102206新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)北京102206国家能源交通融合发展研究院(华北电力大学)北京102206国家能源交通融合发展研究院(华北电力大学)北京102206;轨道交通控制与安全国家重点实验室(北京交通大学)北京100044
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(9)
分类号:TM46
关键词:交直流混合微电网集群  双向互联变流器  状态偏差  优先级驱动  分散式控制  
Keywords:HybridAC-DCmicrogridcluster  bidirectionalinterconnectconverter  statedeviation  prioritydriven  decentralizedcontrol  
机标分类号:TM73TM46TE37
在线出版日期:2024年5月13日
基金项目:国家重点研发计划基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策略[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(9)孔惠文  马静  程鹏  贾利民随着可再生能源渗透率的不断提高,交直流混合微电网集群逐渐成为新型电力系统的弹性解决方案.考虑到实际运行中各子电网优先级和电能质量需求存在差异,该文提出一种基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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