[發(fā)明專(zhuān)利]一種保障直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的二級(jí)控制方法和控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110837323.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113488984B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王燕舞;張宇;劉驍康;肖江文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J1/10
• 分類(lèi)號(hào): H02J1/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發(fā)明公開(kāi)了一種保障直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的二級(jí)控制方法和控制器，屬于多供電端直流微電網(wǎng)的調(diào)控領(lǐng)域。包括：獲取直流微電網(wǎng)母線(xiàn)額定電壓、各個(gè)直流變換器輸出電壓和輸出電流，計(jì)算直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的單位電流；計(jì)算電壓誤差和電流誤差；計(jì)算綜合誤差；計(jì)算控制器的中間狀態(tài)；對(duì)中間狀態(tài)積分，得到二級(jí)控制信號(hào)，輸出至下垂控制器。本發(fā)明僅需采集本地變換器輸出電流、電壓信號(hào)，而不需要鄰居節(jié)點(diǎn)的信息和母線(xiàn)電壓值，極大減輕了通訊負(fù)擔(dān)；而且微電網(wǎng)中電流、電壓的收斂時(shí)間僅受單一參數(shù)調(diào)節(jié)且可被預(yù)先設(shè)定，故可以通過(guò)調(diào)節(jié)控制參數(shù)靈活調(diào)整收斂時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多供電端直流微電網(wǎng)的調(diào)控領(lǐng)域，更具體地，涉及一種保障直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的二級(jí)控制方法和控制器。

背景技術(shù)

隨著分布式發(fā)電裝置與能量存儲(chǔ)設(shè)備的普及，微電網(wǎng)逐步走進(jìn)了人們的生活。其中，直流微電網(wǎng)因其功率變換損耗小、無(wú)需考慮無(wú)功功率及電壓相位控制問(wèn)題等優(yōu)勢(shì)適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，故設(shè)計(jì)一種保證直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的控制方法非常重要。下垂控制作為一種分散式的高效控制策略，在微電網(wǎng)的控制問(wèn)題中被普遍應(yīng)用，但存在母線(xiàn)電壓偏差和均流精度不足的缺陷。故在下垂控制的基礎(chǔ)上，引入二級(jí)控制補(bǔ)償下垂控制誤差、三級(jí)控制規(guī)劃微電網(wǎng)供電端的功率合理分配?；诙?jí)控制實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的調(diào)壓和均流是當(dāng)下的一個(gè)研究熱點(diǎn)，但如何保證控制器實(shí)施的便捷性與系統(tǒng)收斂的快速性是一個(gè)難題。因此，設(shè)計(jì)一類(lèi)無(wú)需采集鄰居節(jié)點(diǎn)信息及母線(xiàn)電壓、且可保障系統(tǒng)快速收斂的二級(jí)控制器，對(duì)微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。

專(zhuān)利CN112713581A公開(kāi)了一種直流微電網(wǎng)分布式固定時(shí)間調(diào)壓和均流的方法及系統(tǒng)，其主要思想為：通過(guò)建立轉(zhuǎn)換器之間的稀疏通信網(wǎng)絡(luò)，基于本地轉(zhuǎn)換器與鄰居轉(zhuǎn)換器的二級(jí)控制信號(hào)的交互，得到中間狀態(tài)；基于所述中間狀態(tài)的符號(hào)函數(shù)及其分?jǐn)?shù)指數(shù)冪，設(shè)計(jì)狀態(tài)估計(jì)輸入；對(duì)所述狀態(tài)估計(jì)輸入進(jìn)行積分，得到內(nèi)部狀態(tài)；基于本地轉(zhuǎn)換器與鄰居轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部狀態(tài)的交互，得到更新的二級(jí)控制信號(hào)；將所述更新的二級(jí)控制信號(hào)加到所述下垂控制中，得到更新的電壓參考值；通過(guò)所述內(nèi)部控制得到更新的輸出電壓，從而得到更新的總線(xiàn)電壓；直至總線(xiàn)電壓穩(wěn)定，同時(shí)每個(gè)轉(zhuǎn)換器輸出均流，無(wú)需總線(xiàn)電壓信息，系統(tǒng)可以在與系統(tǒng)初始狀態(tài)無(wú)關(guān)的固定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。然而，其存在以下缺陷：控制器的實(shí)施需要獲得鄰居節(jié)點(diǎn)的信息，增加了通訊負(fù)擔(dān)，消耗通訊方面的能量；并且其收斂時(shí)間受到系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)的限制，調(diào)節(jié)不靈活。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種保障直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的二級(jí)控制方法和控制器，其目的在于無(wú)需采集母線(xiàn)電壓和鄰居節(jié)點(diǎn)信息，即可使系統(tǒng)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)母線(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)和變換器輸出電流精確配比，有效保證了二級(jí)控制實(shí)施的便捷性與系統(tǒng)收斂的快速性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種保障直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的二級(jí)控制方法，多個(gè)直流變換器并聯(lián)連接微電網(wǎng)母線(xiàn)，該方法包括：

S1.獲取直流微電網(wǎng)母線(xiàn)額定電壓V^*、各個(gè)直流變換器輸出電壓和輸出電流V_i和I_i，計(jì)算直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的單位電流

S2.計(jì)算電壓誤差和電流誤差

S3.計(jì)算綜合誤差

S4.計(jì)算控制器的中間狀態(tài)

S5.對(duì)中間狀態(tài)δ_i(t)積分，得到二級(jí)控制信號(hào)u_i(t)，輸出至對(duì)應(yīng)的下垂控制器；

其中，i＝1,…,N，N為直流變換器的數(shù)量，d_i為直流變換器均流系數(shù)，v0且為一常數(shù)，ε為微電網(wǎng)中變換器輸出電流、電壓的收斂時(shí)間上界，σ為收斂時(shí)間調(diào)節(jié)系數(shù)，ε0和0σ1為二級(jí)控制參數(shù)，ψ_i(0)＝ψ_i0，ψ_i0為系統(tǒng)初始誤差，sign(·)為符號(hào)函數(shù)。

優(yōu)選地，的計(jì)算公式如下：