[發明專利]基于電流一致性的直流微網自適應下垂控制方法

有效

• 申請號: 202011491369.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112688295B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 韓楊;曾浩;徐吉瑞;王叢嶺;楊平;熊靜琪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/10;H02M3/155;G06F17/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于電流一致性的直流微網自適應下垂控制方法。這種控制方法相比于傳統的下垂控制，增加了參考電壓補償和下垂系數修正控制。本方法通過變換器的參考電壓補償量，保障了直流母線電壓和原參考電壓相等。本發明通過電流一致性控制和各變換器輸出電流的誤差，得到下垂系數修正量，消除了各輸出線路阻抗不同引起的電流不均分，可以達到很好的均流效果。相比其他改進型下垂控制，本發明具有能夠適應輸入電壓不穩定、負載情況不穩定、變換器脫機等復雜工況的優點，且方法基于一致性控制，屬于分布式控制，系統更加穩定，更加適用于直流微電網。

技術領域

本發明屬于電力系統的直流微電網控制領域，涉及一種基于電流一致性的直流微網自適應下垂控制方法，具體涉及一種在電流一致性控制下的參考電壓補償和下垂系數修正自適應控制方法及應用該方法控制的一個帶阻性負載的分布式直流微電網系統。

背景技術

伴隨著微電網在新能源系統中應用越加廣泛，現在對于微電網的控制方法研究也逐漸深入。微電網可以被分為交流微電網和直流微電網兩種。相比較交流微網，直流微網不考慮相位、無功和頻率問題，能夠有效地接入風電、光電等分布式能源，控制簡單，損耗低，穩定性高等諸多優點被關注。直流微網的工況多種多樣，其中負載情況不穩定、輸入電壓不穩定、部分變換器脫機復雜工況會影響系統的穩定性和動態特性。在這些復雜工況下如何控制實現微網穩定運行、電流均分和母線電壓控制是一個關鍵研究點。

在直流微網控制中，下垂控制簡單易于實現，使用廣泛，傳統下垂控制只需要電壓電流反饋信息就能構成控制器。這樣的控制由于通訊較小，能夠在提高穩定性的同時降低系統成本，非常適合直流微電網。但是傳統下垂控制采用的是固定下垂系數和固定參考電壓，由于各拓撲輸出線路阻抗一般存在差異性，這就導致傳統下垂控制無法在保障母線電壓控制精度的同時保障輸出電流均分。為了解決這個矛盾，一些改進型下垂控制便被提出來了。申請公布號CN109802379A專利介紹了一種改進下垂控制的方法。該方法加入了電壓恢復控制和下垂系數修正控制，針對輸出電壓最小值進行電壓恢復控制，達到了變換器輸出電壓最小值與設定參考值相同的控制目標，通過下垂系數修正控制解決了變換器線路電阻不一致時分流精度下降的問題。這種方法控制思想簡單，也易于實現，但是控制采用的是集中式控制，系統穩定裕度小。申請公布號CN111628491A專利介紹一種基于線路阻抗檢測的直流微網改進下垂控制方法，該改進下垂控制方法在傳統的下垂控制器中引入了下垂系數調節模塊和電壓調節模塊，對原各變換器下垂控制的下垂系數和輸出電壓做補償補償，從而維持系統電壓穩定和電流均分。但是該控制方法需要更多的電壓電流反饋來完成線路阻抗的測量，不適用于越來越復雜的直流微電網。

一般的改進下垂控制對于輸入電壓不穩定、負載情況不穩定、變換器脫機復雜工況的控制效果也不是很理想，可能會出現系統不穩定的情況。因此，有必要研究一種能夠較好適應復雜工況并且能夠同時實現較好的母線電壓控制精度和輸出電流均流效果的自適應控制方法。

發明內容

本發明所要達到的目標是：①六個直流升壓變換器并聯于直流母線，對參考電壓進行補償，保證直流母線電壓與參考電壓值相等；②對六個升壓變換器反饋電流進行電流一致性迭代，并且進行下垂系數修正，實現在不同線路阻抗下的電流均分；③六個直流升壓變換器構成的直流微網在負載突變、輸入電壓不穩定、變換器脫機工況時，經過一定時間的調節后依然可以在恢復母線電壓的同時達到理想的電流均分效果。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：直流微網由6個升壓變換器組成。6個BOOST變換器分別命名#1變換器，…，#6變換器，六個升壓變換器電路參數一致，區別在于各變換器輸出線路阻抗不同。每一個變換器都通過開關并聯于直流母線，并且可以通過Switch1…Switch6進行變換器投切。負載接入阻性負載與直流母線并聯，并且可以通過開關SwitchR投切改變負載大小。

所述的#1變換器到#6變換器控制主要分三部分。第一部分是參考電壓補償，第二部分是各反饋電流的一致性迭代和下垂系數修正，第三部分是PI控制器構成的電壓電流雙環控制。

控制策略分為以下步驟：