[發明專利]一種用于直流微電網的自適應多斜率下垂控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710347175.3
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107104427B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 劉宿城;李中鵬;劉曉東;方煒
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/14
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜

本發明公開了一種用于直流微電網的自適應多斜率下垂控制系統及方法，針對直流微網中各分布式微源并聯運行中系統均流與母線電壓偏差矛盾的問題，通過將負荷電流分為三個區：輕載區、額定負荷區和重載區，然后對不同負荷區間實施多斜率下垂控制(Multi Slope Droop Control,MSDC)，重點改善額定負荷區和重載區系統均流性能及母線電壓偏差。MSDC控制變換器輸出特性曲線區別于傳統恒定下垂輸出特性的情況，負荷區域中的輕載區、額定負荷區和重載區按照系統對均流誤差及母線電壓偏差的要求可以靈活分配，并且對負載具備自適應調節能力，可以實現較寬負載范圍內下垂特性的最優化配置和設計。

技術領域

本發明涉及直流微網中微源變換器功率輸出均衡與改善系統母線電壓調整率設計技術領域，具體涉及多個電源變換器并聯運行時系統的均流與母線電壓偏差控制方法。

背景技術

隨著新能源的發展及人們對節能減排意識的增加，電力系統能源正朝向綠色可持續發展的方向前進。為了實現各分布式能源的協調運行，微電網為分布式能源提供了可行的整合利用形式。直流微電網系統中不用考慮無功和頻率的影響，提高了系統的效率和供電質量，其主要控制目標是獲得較低的母線電壓調整率和各分布式電源的功率均分。

由于直流微網中各分布式電源與直流母線連接之間線路阻抗存在差異，致使直流微網系統中各分布式電源模塊之間存在均流誤差和母線電壓偏差。傳統下垂控制以犧牲母線電壓偏差來提高系統的均流性能，比如已公開文獻《An adaptive droop controlmethod for low voltage DC microgrids》，The 5th Annual International PowerElectronics,Drive Systems and Technologies Conference(PEDSTC 2014),Tehran,2014,pp.84-89，文中根據輸出電流大小非線性增加下垂系數提高系統均流性能，但同時也帶來了很大的母線電壓偏差。

系統均流性能的提高與母線電壓偏差的改善之間始終存在相互矛盾關系，現階段提高系統均流性能的同時改善母線電壓偏差需借助于二次控制和通信網絡，比如已公開文獻《Hierarchical control of droop-controlled DC and AC microgrids—a generalapproach towards standardization》,2009 35th Annual Conference of IEEEIndustrial Electronics,Porto,2009,pp.4305-4310，文中提出了基于低帶寬通信的分層控制策略，通過二次集中控制調節系統的輸出電壓，減少系統的母線電壓偏差，但是由于采用集中控制器，系統的可靠性降低。又比如已公開文獻《An Improved Droop ControlMethod for DC Microgrids Based on Low Bandwidth Communication With DC BusVoltage Restoration and Enhanced Current Sharing Accuracy》，in IEEETransactions on Power Electronics,vol.29,no.4,pp.1800-1812,April 2014，文中提出了基于低帶寬通信的分布式控制策略補償方法，雖然此方法可以提高均流誤差改善母線電壓偏差，但是母線電壓補償和均流性能的提升均依賴于次級控制及模塊間的通信網絡，降低了系統的可靠性，增加了系統的控制復雜性。