本文是一篇工程硕士论文，本⽂的研究对象是含不同电源控制策略的交流⼦⽹和直流⼦⽹以及定功率控制策略的互联换流器。通过混合微⽹的结构，各⼦⽹及换流器的建模，控制策略研究，算例分析，对所提策略进⾏了验证。
第1章绪论
1.1研究意义
随着全球⽓象条件的恶化、⾃然灾害的频发及能源瓶颈问题的⽇益突出，各国先后步⼊可持续发展之路，在促进经济效益、⽣态效益和社会效益的统⼀的同时，亦注重资源与环境相协调发展，发展新能源产业成为我国战略性⽅案之⼀。微⽹作为新能源及可再⽣能源发电系统的有效载体，是分布式发电技术应⽤的重要途径之⼀，逐渐成为新能源利⽤及弱化现有⼤型电⽹诸多弊端的有效途径。在微⽹技术领域，国内外学术界、⼯程界、经济界处于密集研究与实践中。近年来，微⽹领域研究逐步侧重多个微⽹的相互连接、协调运⾏，以此提⾼微⽹系统运⾏稳定性、可靠性、经济性，减少可再⽣能源波动对配电⽹冲击。交流微⽹与直流微⽹连接所形成的能源系统称为混合微电⽹系统，混合微⽹系统成为可再⽣能源发电利⽤的更为⾼级阶段。混合微电⽹连接⽅式及拓扑结构更具多样性，具有可靠性⾼、可控性强等优点[1]。
混合微电⽹微⽹系统运⾏的根本任务是进⾏能量管理与优化。从⻓期运⾏任务来看，能量管理需综合分布式电源出⼒预测、负荷预测、各⼦⽹协同运⾏模式等因素来制定优化调度⽅案，从⽽指导系统的优化运⾏。从短期运⾏任务来看，能量管理需快速跟踪电源出⼒波动和负荷变化，保障微⽹系统的电压、频率稳定。⼦⽹间的功率协调控制是混合微电⽹运⾏控制与单微⽹运⾏控制的本质区别，⼦⽹间的功率协调控制策略受诸多因素影响，如：微⽹连接⽅式、系统运⾏的经济性与可靠性要求、系统的协同运⾏能⼒以及与电⽹的协同运⾏能⼒、对运⾏⽬标的适应能⼒等。因此，交直流混合微电⽹的功率协调控制是⼀个融合技术性、经济性及可靠性的复杂控制问题。
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1.2直流微电⽹运⾏控制研究现状
与交流配电⽹相⽐，直流配电⽹可满⾜更⼤的电能需求，且其线路阻抗⼩，传输电能质量更优。从运⾏功能的⻆度分类，直流微电⽹可分为设备级控制和系统级控制。下⽂详细阐述这两种控制的研究现状。
设备级控制主要包括直流微电⽹底层设备，如储能单元、DG单元、双向DC/AC换流器等，完成系统底层基本控制，该层设备之间不存在通信链路，故系统运⾏成本较低，更多费⽤投⼊在操作步骤。因此，设备层的主要任务在于维持系统电压稳定。当直流微⽹并⽹时，直流⺟线电压通常采⽤双向换流器控制来实现，即DC/AC换流器控制，从⽽在微电⽹中实现功率平衡；⽽当直流微电⽹离⽹运⾏时，可采⽤可控分布式电源或储能单元及其电⼒电⼦变换器的策略控制直流⺟线电压[2]。
相较于设备级控制，系统级控制则是实现系统的整体优化，从⽽提⾼系统运⾏经济性与合理性，从⽽达到最优状态点运⾏。能量的合理调配和微电⽹经济⾼效运⾏是系统级控制的基本主要⽬标，⽽系统电压的⼆次控制、多状态变化下的相应模式变换等是完成该⽬标的主要实现途径。通过对系统最优运⾏状态展开讨论，系统级控制实现的主要⽬标是功率的合理调度。例如：当微电⽹处在并⽹运⾏时，如何解决⼦⽹的交换功率传输值；当微电⽹离⽹运⾏时，如何管理⽹内电源及负荷的运⾏参数，以达到系统中的主控制单元的安全可靠运⾏，如何对调节⺟线电压稳定的电源进⾏合理调度等。
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第2章交直流混合微电⽹结构特征与运⾏控制
2.1交直流混合微电⽹拓扑结构
交直流混合微电⽹拓扑具有多样性，根据微电⽹彼此之间连接⽅式，可把交直流混合微电⽹分为串联、并联或是串并联混合结构。内部组⽹形式中可以是交流微电⽹、直流微电⽹、交-直流微电⽹，都可通过⼀个或多个PCC与区域电⽹相连。采⽤交直流混连⽅式的混合微电⽹系统中，各⼦微⽹之间都是采⽤DC/DC或DC/AC换流器实现连接。依托互联⽹的信息采集与传递技术，未来混合微电⽹发展趋势将从电⼒的互联逐渐上升到能源的互联。
根据不同的混连结构，可把交直流混合微电⽹分为如下两个结构。如图2.1(a)所示的交直交拓扑混连结构，每个微电⽹都与邻⽹实现相邻电能互济，每个互联变流器均可视为⼀个代理，针对混合微电⽹中的功率分配问题，引⼊基于邻⽹事件变化的⼀致性控制算法。图2.1(b)的混合微⽹系统中，因各⼦微⽹的内部交、直流⺟线均通过DC/AC或DC/DC换流器进⾏连接，故该混合微⽹系统具有⼀定的灵活性[50-52]。在混合微⽹系统内部，当两个相邻电能交易⼦微⽹距离过⼤时在⼦⽹或换流器处容易产⽣电能的功率损耗。
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2.2互联换流器的控制策略
互联换流器是混合微⽹交流部分和直流部分功率传输的核⼼元件，其控制策略是混合微⽹协调控制的关键所在。⽬前互联换流器的控制策略多采⽤基于下垂控制的⽅法。
两条⺟线间的共享功率的调节依赖剩余功率下垂系数的调节，通过适当减少线路功率下垂系数的值可以优先补⾜该线路的功率供给，同时，基于⽆差控制的重要负荷，可以调节剩余功率的下垂系数来实现⾃适应变化[58]，从⽽灵活调节交、直流⺟线的耦合程度。
在对互联换流器进⾏讨论的同时，⼦⽹间的功率能量协调基本问题也成为了交直流混合微电⽹的重点研究对象，众多学者也针对该问题提出多种协调策略，下⽂将阐述对⼦⽹能量协调问题的研究。
基于⼦⽹运⾏模式来研究系统的协调控制策略，其中⼦⽹⼏种典型运⾏模式可分为主从控制、对等控制及分层控制，通过对各运⾏模式的模型优化及混合控制达到系统的协调控制效果。
此类学者将主从控制与对等控制理论相结合，并将两种控制⽅法同时应⽤在混合微电⽹离⽹条件下的协调控制策略。通过对多种运⾏⼯况下系统的P/f特性曲线合理结合，得到相应的微电⽹运⾏单元，进⼀步组成混合微电⽹多分段P/f特性曲线，由混合控制理论可知，在该曲线不同阶段系统出现不同的控制策略，从⽽实现系统运⾏的分段运⾏控制。
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第3章交直流混合微电⽹的功率协调控制.........................16
3.1运⾏状态与功率平衡分析..............................16
3.1.1运⾏状态.........................................16
3.1.2功率平衡分析......................................16
第4章互联换流器控制策略...................................25
4.1互联换流器拓扑结构...........................................25
4.2互联换流器控制策略与⼯作模式...........................26
第5章⼦⽹功率平衡控制策略.................................34
5.1⼦⽹运⾏模式................................34
5.1.1主从控制....................................34
5.1.2对等控制...................................35
第6章仿真分析
6.1研究系统结构与参数
如图6.1所示的交直流微电⽹仿真系统，该仿真系统包括交流单元、直流单元，互联换流器。交流单元包括2个可调度微源DG1、DG2；直流单元包括1个可调度微源DG3、1个不可调度微源DG4。DG1、DG2⽤于模拟储能元器件，采⽤下垂控制策略，DG3采⽤定电压控制策略，DG4采⽤定功率控制策略。交流⼦⽹侧电源额定电压均为380V，额定频率为50Hz。直流⼦⽹侧额定电压均为800V。
DG1有功下垂系数为0.002Hz/kW，有功容量为90kW；DG2有功下垂系数为0.0013Hz/kW，有功容量为140kW；DG3有功容量为100kW；DG4有功容量为40kW。两直流DG经boost变换器连接⾄直流⺟线处。其中Boost变换器电路中不考虑电感的阻性成分以及IGBT器件均为理想，即忽略开关内阻及损耗。
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第7章总结与展望
7.1总结
本⽂主要围绕交直流混合微⽹运⾏控制展开相关研究，针对交直流混合微电⽹中互联换流器响应功率不稳定，⼦⽹单侧能量不能得到及时补充等问题，提出了⼀种交直流混合微电⽹功率协调控制策略。该策略通过设定互联换流器功率计划值，来实现两侧⼦⽹的功率互济与稳定。本⽂的研究对象是含不同电源控制策略的交流⼦⽹和直流⼦⽹以及定功率控制策略的互联换流器。通过混合微⽹的结构，各⼦⽹及换流器的建模，控制策略研究，算例分析，对所提策略进⾏了验证。
本⽂⼯作主要⼯作内容包括：
阐述了交流微电⽹、直流微电⽹及交直流混合微电⽹的运⾏控制研究现状，从各个⻆度分析了当下学者对交直流课题的研究进展，同时从交直流混合微⽹换流器控制和能量协调控制两个⻆度重点概述了⼏种⽐较典型的理论研究基础。
提出了⼀种功率协调控制策略，并从多状态出发，即⾃主运⾏、联合调配、减载等状态，全⾯地分析了在各种⼯况下的判断条件，传输指令及控制结果。覆盖范围⼴，具有较⾼的可⾏性。采⽤所提的协调控制策略可维持联络线输送的功率为计划值，通过该计划值进⾏固定功率传输到⼦⽹，并且⼦⽹内部的功率波动不影响联络线功率输送，有利于混合微电⽹系统运⾏的经济性及可靠性，同时也提⾼了微⽹运⾏的灵活性。
从拓扑结构、控制策略与⼯作模式三个⻆度完整阐述了本⽂所⽤换流器的基本模型，提出换流器恒功率运⾏控制策略的核⼼思想，并描述了换流器⼯作的全过程。同时，重点对换流器策略中的电流环进⾏建模设计，并通过伯德图进⾏了稳定性分析，⽐较了不同参数设计下系统的稳定性情况及暂态响应速度。
参考文献（略）