為實現外界擾動下孤立交大功率直流電源混合微電網系統功率的自主平衡，其雙向AC/DC換流器的控制應同時考慮交流側頻率和大功率直流電源側電壓的運行狀態，現有研究尚未闡明全網功率成比例分配時，交流頻率和大功率直流電源電壓與雙向AC/DC換流器傳輸功率需滿足的平衡關系。與此同時，在孤立混合微電網系統中，母線電壓由于沒有大電網的支撐而易于受到功率擾動的影響。因此，研究適用于雙向AC/DC換流器的內外環控制策略，可以實現外界擾動下孤立交大功率直流電源混合微電網功率的自主分配，并顯著提高系統應對擾動沖擊的抵御能力。
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論文所解決的問題及意義
本文通過對孤立混合微網中雙向AC/DC換流器交流側和大功率直流電源側的有功功率下垂控制方程進行整合，將功率分配原則擴展至整個交大功率直流電源混合微網中，提出了基于全網功率成比例分配原則的雙向AC/DC換流器外環功率控制策略，實現了孤立混合微電網功率的自主平衡；同時在對雙向AC/DC換流器進行電壓波動分析的基礎上，提出了抑制電壓波動的雙向AC/DC換流器改進內環控制策略，在無需額外傳感器的情況下快速跟蹤系統的等效電流干擾并進行抑制，增強了系統抗外界干擾的能力。
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論文重點內容
（1）孤立交大功率直流電源混合微電網雙向AC/DC換流器外環功率控制策略
在采用下垂控制的混合微電網中，對于通過雙向AC/DC換流器連接到交大功率直流電源母線上的交流和大功率直流電源子微網來說，可以分別將其看作為“交流整合電源”和“大功率直流電源整合電源”（如圖1所示），與其余并聯在母線上的分布式電源一樣，所整合電源通過雙向AC/DC換流器根據交流頻率/大功率直流電源電壓來確定其向對側子微網傳輸有功功率的大小（流入或流出）。
圖1 孤立混合微電網等效模型
進而可以推導出全網功率成比例分配的平衡關系式為：
基于該平衡關系式的雙向AC/DC換流器有功控制策略可以在外界擾動下充分發揮交大功率直流電源兩側功率的快速支撐能力，無論功率波動發生在交流還是大功率直流電源側，所有分布式電源共同參與功率平衡以避免單個電源過載情況的發生。同時該策略自主調節交流和大功率直流電源母線間有功功率的流動方向，無需在多種控制方式之間切換，可以滿足不同運行方式的需求。
（2）孤立交大功率直流電源混合微電網雙向AC/DC換流器電壓擾動抑制策略
在雙向AC/DC換流器常規雙環控制中，內環參考電流由外環功率的參考值給出。當發生外界功率突變引起換流器母線電壓產生偏差后，功率的參考值才會相應地變化以調整其傳輸功率的大小，因而會對換流器電壓造成較大的沖擊。可推導得出如下的換流器電壓響應方程：
利用干擾觀測環節(DOL)可以估計輸出電流的擾動大小，其應用無需增加額外傳感器以及其他分布式電源或負載的電氣信息，減少了設備投資和通信成本，便于分布式電源的即插即用功能。擾動電流的觀測方程為：
通過增加擾動觀測環節來快速跟蹤系統的等效負載電流干擾，進而提出了基于擾動補償的交大功率直流電源混合微電網雙向AC/DC換流器的內環電壓波動抑制策略，控制框圖如圖2所示。
圖2 基于擾動補償的雙向AC/DC換流器改進內環控制策略
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結論
本文針對孤立運行的交大功率直流電源混合微電網，提出了基于全網功率成比例分配原則的雙向AC/DC換流器外環控制策略，以及抑制電壓波動的改進內環控制策略，得出的結論如下：
（1）本文提出的雙向AC/DC換流器外環功率控制策略以交流頻率和大功率直流電源電壓為輸入，充分發揮了外界擾動下交大功率直流電源兩側功率的快速支撐能力，實現了混合微電網的功率平衡和自主分配；
（2）本文提出的改進內環控制可以在無需額外傳感器的情況下快速跟蹤系統的等效電流干擾并對其進行抑制，在保證理想穩態性能的同時提高了外界干擾沖擊下微電網的動態性能；
（3）本文所提出的雙向AC/DC換流器功率控制策略依據各分布式電源的額定容量進行功率分配，針對未來熱電聯供的復雜微電網能源系統，考慮發電效率、制熱效率、環境懲罰以及市場政策等眾多因素對系統功率進行綜合管控，是下一步的研究方向。
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