电力电子变压器对交直流混合微网功率的控制

刘高宇

隨着分布能源在入网方面需求的不断提升，社会电力系统也呈现出了高速发展的状态，因此，作为能够保证DER大规模入网最高效的方式，对交直流混合微网功率进行控制的重要性开始为人们所熟知，文章以电力电子变压器和交直流混合微网的主要构成为出发点，运用理论与实际相结合的方式，从并网模式和离网模式两种状态下对PET的运行以及PET对微网功率的控制策略进行了仔细的研究，供相关人员参考。

【关键词】电力电子 变压器 交直流混合微网 功率控制

经由直流电网所接入的分布能源能够通过对交流环节进行科学省略的方式，提高其工作的可靠性，由此可以看出，在对DER进行接入的过程中，直流微网是最为理想的形式，但这并不代表人们可以对交流微网的重要性加以忽略，现阶段，交流电网仍旧属于DER的接入形式，由此可以看出，交直流混合微网将会是社会目前以及未来一段时间内稳定存在的分布能源接入结构。

1 电力电子变压器和交直流混合微网的结构

1.1 电力电子变压器的结构

PET的主电路由输入、隔离变换以及输出三级结构所构成，输入级应用的是CHM拓扑，通过将H桥模块相联结的方式，保证输入期间能够通过对小应力电压以及低频率开关的应用，使其与高压大功率相适应，隔离变换则主要是通过对DAB拓扑的应用，实现控制能量流动方向的目的，输出级则是经由滤波器将VSI拓扑进行输出，使其与母线相连接，真正实现将直流转变为交流输出的效果。

1.2 交直流混合微网的结构

经由PET所控制的微网系统通常以10kV的配网为主网，通过对PET联结功能的应用，形成相应的直流微网以及交流微网，其中直流微网DER在并网的过程中主要依托于蓄电池，而交流微网DER并网则可以通过居民负荷以及燃气轮机而实现。DER在对接入方式进行选择的过程中，主要参考因素为自身的相关特性、运行的成本和效率等，而蓄电池、燃料电池以及部分不受环境制约的DER则可以通过直流电网实现自身的入网。

2 电力电子变压器的运行模式

首先需要人们明确的内容在于，DER在输出过程中产生的功率大小会在一定程度上受到天气因素的影响，另外，处于不同时间段内的功率数值也有所波动，微网中这一现象则更加明显，因此，PET的应用主要是用过对能量流动进行协调的方式，保证微网运行状态的稳定。由此可以看出，想要保证DER的稳定输出和科学分配，必须保证接口能量的双向流动，并且在此基础上以接口处的信号变更为依据，对功率进行调节。

2.1 并网模式

在并网的工作模式下，主网和微网处于连接状态，此时PET的作用在于通过对电能质量的调节，保证微网在功率消耗过程中的作用等同于阻性负载，而在功率回馈过程中的作用则等同于电流源。在对阻性负载的状态进行研究时可以发现，主网此时无法对微网功率进行缓冲和平衡，而对电源流状态进行研究能看出，以负荷消耗为前提，经由DER而发出的盈余功率的主要流向为主网，此时PET能够以微网对功率的实际需求为基础，是相对主网能量的吸收或提供，保证功率始终处于平衡状态，需要注意的是，此时交流微网以及直流微网之间是无法对能量进行交换的。

2.2 离网模式

在离网的工作模式下，主网与微网间的连接被切断，此时功率的流动方向仅仅局限在交流微网以及直流微网之间，因此，这一工作模式对PET所具有的控制功能要求更加严格。离网状态下负载的全部功率均由微网DER所提供，由此可以得出“DER必须具有对有功和无功进行灵活控制的能力和策略”的结论，此时PET的功能主要体现在通过对功率进行快速协调，在最大限度上降低微网在运行过程中产生的波动，也就是说PET可以通过对微网的实际需求和其运行的状态进行判断，明确功率的大小以及其流动的主要方向，所以，想要保证DER对负荷的科学分担，现有的微网策略是通过对DER分散下垂控制，保证微网功率分配的合理性。

3 电力电子变压器对交直流混合微网功率的控制策略

3.1 并网模式

在并网的工作模式下，PET的主要作用在于通过对微网的功率缺口进行提供，以及对微网的功率盈余进行吸收保证微网的频率，由此可以看出，在并网模式下所开展的相关工作，可以通过PET的应用，实现对主网输入处所具有电压以及电流的高效控制，进而保证微网呈现出“电流源”的状态，而在主网输出处则是经由PET对其所具有的电压功率进行控制，使其处于额定范围内，其目的在于体现PET自身所具有的恒定性。另外，还需要明确的一点为，在该模式下开展工作的主网在与微网进行功率交换的过程中，主要依托于电容对这一过程进行完成，这主要是因为功率交换会在一定程度上引起电容电压的变更或波动，因此，对电容电压进行控制能够起到对主网功率进行控制的效果。

3.2 离网模式

和并网模式不同，在离网模式下开展工作的PET，主要的控制方向为微网功率的交换，这是因为在离网的模式下，功率无法依托于主网自身的所具有的支撑作用，因此，对其进行控制和协调就显得非常重要，由此可以看出，离网模式中PET的控制功能主要针对功率传输。另外，在该模式下运行的PET无法通过对主网的应用，实现支撑微网频率的目的，所以，此时微网所包含的DER以及PET在对功率进行输出时呈现出了下垂的特性，也就是随着频率的降低，有功输出随之增加，若频率提高，有功输出则会减少。

4 结论

综上所述，文章以在交直流混合微网中加以应用的PET为主体，从并网以及离网两种工作模式的角度出发，对PET的运行模式进行了研究，并且结合实际情况提出了相应的运行策略，保证无论是在并网或是在离网模式下，交直流混合微网都能始终处于稳定的运行状态之中。

参考文献

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[3]杨捷，金新民，杨晓亮，吴学智.交直流混合微网功率控制技术研究综述[J].电网技术，2017（01）：29-39.

作者单位

武汉晴川学院 湖北省武汉市 430000