[發明專利]一種用于直流微電網集群的分布式預測三次控制方法

在審

• 申請號: 202010528867.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111525702A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 劉宿城;劉銳;秦強棟;劉曉東
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 張芳;陳慕

本發明涉及直流微電網集群技術領域，具體提出了一種用于直流微電網集群的分布式預測三次控制技術，針對傳統三次控制在復雜工作環境下動態性能較差的問題，對三次控制的動態性能進行了優化，并通過分布式控制框架、利用PFC算法大大減少了其計算量，解決了動態性能的優化與計算量大的矛盾問題，各直流微電網只需要與臨近的單元通信，通過在一定范圍內改變母線電壓為代價，即可獲得對電壓、電流以及功率流動的完全控制，本發明主要用于降低直流微電網之間的電流偏差，使其最終趨于一致，實現各直流微電網的負載均衡，從而使可再生能源、電力電子器件壽命得到最大程度的利用。

技術領域

本發明涉及直流微電網集群技術領域，具體涉及一種用于直流微電網集群的分布式預測三次控制方法。

背景技術

近年來，微電網作為整合可再生能源、儲能單元、功率變換器與負載的供電系統得到學術界與工業界的廣泛關注。直流微電網內不存在類似交流系統中頻率穩定、無功功率等問題，有效提高了電能質量與能量轉化效率，由于直流母線電壓是反映系統穩定的最主要指標，其控制難度也相對減小，具有較大的發展潛力。

直流微電網作為一種小慣性弱支撐系統，通常容量不大，而且不具備較好的抗干擾能力。隨著單個直流微電網研究逐漸深入、其關鍵技術日漸完善，有學者提出多個直流微電網互聯組成集群來提高系統可靠性與穩定性。

如已公開的文獻《Distributed Tertiary Control of DC Microgrid Clusters》IEEE Transaction on Power Electronics(Volume:31，Issue:2，Feb.2016)，將多個直流微電網通過Π型傳輸線并聯，通過三次控制策略，以改變母線電壓參考值為代價實現了功率均衡。但文中三次控制采用線性PI算法調節，控制效果欠佳，導致調節時間長，母線電壓跟蹤速度慢，嚴重影響直流微電網間的功率流動，對系統的供電可靠性也極為不利。

本方案從算法方面對現有的三次控制方法提出改進，以期實現對直流微電網群落間的功率流動與能量管理的優化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于直流微電網集群的分布式預測三次控制方法，以分布式控制為基本結構，在權衡母線電壓的前提下，實現了整個直流微電網集群的功率均衡，并且改善了系統的動態性能，從而使可再生能源、電力電子器件壽命得到最大程度的利用，提高了微網互聯的可靠性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案，一種用于直流微電網集群的分布式預測三次控制方法，包括以下步驟：

步驟一：確定一個直流微電網集群，直流微電網集群由多個直流微電網單元互聯組成；所述直流微電網集群還包括各個直流微電網單元構成的通信網絡以及與通信網絡連接的三次控制系統，所述三次控制系統由PFC控制器進行計算調節；

步驟二：所述通信網絡用于采集對應直流微電網單元的電流信號并與三次控制系統進行通信；

步驟三：三次控制系統對電流信號進行處理，通過PFC算法得出電壓偏差項，通過低帶寬通信將電壓偏差項送入底層控制，作為母線的電壓的參考值以實現控制目標。

其中，本方案采用分布式控制結構，多個直流微電網單元通過π型聯絡線互聯，各直流微電網單元只與相鄰的單元通信，每個直流微電網單元由電壓源、buck變換器及對應負載等組成，各直流微電網單元之間通過傳輸線連接。

關于PFC算法，其在實現過程中包括以下五個關鍵步驟：

1、設置基函數，具體如下：

PFC算法產生的電壓偏差量是由已選定的基函數線性疊加而成，由于采用分布式控制結構，分別對每個直流微電網建立基函數即可，即：