[發明專利]一種直流微網分布式電源均流及其母線電壓恢復控制方法

有效

• 申請號: 202110476349.2
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113363961B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 覃姝儀;劉增;劉進軍;趙普
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J1/14
• 分類號: H02J1/14;H02J1/10;G01R31/08;G01R27/02;G01R19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種直流微網分布式電源均流及其母線電壓恢復控制方法，本發明采用分布式稀疏通信手段進行分布式電源間兩兩通信，系統可靠性較高，且僅需傳輸分布式電源的輸出電流信息，即可測量出各分布式電源輸出端至直流母線間的線路阻抗，通過補償相應下垂系數使得各分布式電源總輸出阻抗相等，進而實現均流的目的，電流均分精度較高。本發明不僅能補償因下垂系數造成的母線電壓跌落，同時還補償了由線路阻抗壓降造成的母線電壓跌落，母線電壓補償精度較高。本發明采用的線路阻抗測量方法不受線路阻抗自身大小的影響，同時也不受直流微網系統負載性質的影響，測量誤差較小。

技術領域

本發明屬于分布式直流微網協調控制研究領域，具體涉及一種直流微網分布式電源均流及其母線電壓恢復控制方法。

背景技術

直流微網的運行控制目標主要包括設備級控制及系統級控制，設備級控制主要為物理層設備基于本地信息完成自身的一些基本控制目標，系統級控制則是對系統進行集中管理和能量優化，以提升整體運行效率和可靠性。從系統最優運行角度看，如何實現系統中各分布式電源輸出功率/能量合理分配是直流微電網系統級控制中的關鍵目標之一。

為了解決直流微網中分布式電源輸出功率合理分配的問題，學者們提出了并聯均流控制技術，這是因為分布式電源并聯運行時，由于其控制參數的差異，且各系統的輸出屬電壓源性質，微小的偏差都會導致輸出電流的很大差別。因此在穩定輸出電壓的同時，要求各分布式電源可以分擔相同的電流，輸出功率一致。在目前現有均流控制手段中，以下垂控制為主的分散式控制手段成為了學者們研究的重點。下垂控制無需中心控制器，所有變換器都是平行、對等的關系。下垂法又叫做自適應電壓調整法，在負載電流增大時通過改變下垂系數來減小輸出電壓，從而調整輸出電流的大小。該方法控制簡單，冗余性好，是最簡單的多源協調控制策略。

然而，下垂控制方法仍然存在一些問題：首先，該方法是在忽略分布式電源輸出端至直流微網母線之間的線路阻抗條件下提出的，然而對于實際的微電網系統，線路阻抗值不能忽略，線路阻抗的存在降低了分布式電源間的均流精度，且當負載越重時，均流精度越低。其次，下垂控制的實現將導致一定程度上的母線電壓跌落，這將對直流微網系統的電能質量造成直接的影響。最后，在使用下垂控制時電流均分精度與母線電壓的跌落問題是無法兼顧的——通過設置較小的下垂系數可以獲得較低的母線電壓跌落，然而電流均分精度較低，而設置較大的下垂系數可以提高電流均分精度，卻會導致直流母線電壓跌落較大。因此，在保證高的電流均分精度同時保證母線電壓的穩定，是直流微網分布式電源均流控制技術亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種直流微網分布式電源均流及其母線電壓恢復控制方法，在下垂控制的基礎上，引入稀疏通信手段，通過測量線路阻抗進而進行電流均分及母線電壓精確補償。該方法僅需傳輸電流信息，即可大大提高分布式電源間的均流精度，同時精確補償由下垂系數及線路阻抗引起的母線電壓跌落，從而解決了傳統下垂控制方法存在的固有問題。

為了達到上述目的，包括以下步驟：

S1，直流微網分布式電源本地采用下垂控制策略，對本地輸出電流信息進行采樣；

S2，直流微網分布式電源中的每臺分布式電源與相鄰分布式電源進行通信，向相鄰分布式電源發送本地輸出電流信息；

S3，每臺分布式電源獲得相鄰分布式電源輸出電流信息后，計算出本地輸出電流與相鄰分布式電源輸出電流比值；

S4，根據本地輸出電流與相鄰分布式電源輸出電流比值，調整直流微網分布式電源下垂控制系數，重復步驟S1～S3，每臺分布式電源獲取下垂控制系數改變后的本地輸出電流與相鄰分布式電源輸出電流比值；

S5，每臺分布式電源本地控制器利用下垂控制系數改變前后的本地輸出電流與相鄰分布式電源輸出電流比值，計算出本地輸出端至直流母線間的線路阻抗；

S6，設置各分布式電源的相應下垂系數，使得每臺分布式電源總等效輸出阻抗相等；