具有自适应负载管理的混合式交流-直流微电网的可扩展分布式控制

摘要

混合式交流-直流微电网通过减少电力转换环节，为集成分布式能源资源、储能系统和直流负载提供了关键架构，从而提高了整个系统的效率和可靠性。本文提出了一种可扩展的混合式交流-直流微电网，该微电网充分利用了具有独立太阳能光伏板和蓄电池储能的分布式太阳能照明系统的未开发潜力。所提出的混合微电网由一个50千瓦的太阳能光伏发电系统和50个太阳能照明系统组成。每个太阳能照明系统配备了一个200瓦的光伏板、48伏特和2千瓦时的蓄电池，以及一个双向转换器。这些组件共同构成了一个总功率为10千瓦的分布式能源资源，具备形成独立电网的能力，支持孤岛模式运行。为了提高太阳能照明系统转换器的电流共享精度和系统稳定性，采用了基于虚拟阻抗的降压控制机制。该控制架构包括初级控制和次级控制，其中60千瓦的双向互联转换器负责在混合微电网的220伏特直流侧和220伏特交流侧之间进行电力传输。在孤岛模式下，多余的电力通过电子负载控制器进行管理。这种控制策略能够调节太阳能LED灯的亮度，在高需求时段将照明负载减少多达20%，以支持电网运行。仿真结果使用MATLAB软件得出，微电网电压稳定，各分布式转换器之间的电流共享比例合理。即使发生非故意的孤岛现象，微电网也能实现从并网状态到孤岛状态的平滑切换，并且系统能在两个周期内恢复正常运行，电流超调也在可接受范围内。