[發明專利]用于直流光儲變換器的虛擬直流電機自適應控制方法

在審

• 申請號: 202210041758.4
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114362129A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 張輝;吳林昆;張澤川;安亞偉;曾成
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02M3/156;H02M3/158;H02J7/35
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

用于直流光儲變換器的虛擬直流電機自適應控制方法，具體為：為提高直流微電網的慣性，在直流微電網儲能裝置的變換器中引入虛擬直流電機控制，提高直流微電網的穩定性；虛擬直流電機控制的轉動慣量J是固定值，無法發揮該控制的靈活性；為在VDCM控制中加入轉動慣量J的自適應控制，分析了J的變化對VDCM控制效果的影響，引入合適的隸屬度函數和模糊控制規則，使J隨著直流母線電壓變化而自適應改變，減小直流母線電壓的波動；通過對J的自適應模糊控制，在母線電壓變化較大時采用較小的J，加快母線電壓恢復；在母線電壓變化較小時采用較大的J，提高直流微電網的穩定性。

技術領域

本發明屬于變換器控制技術領域，具體涉及用于直流光儲變換器的虛擬直流電機自適應控制方法。

背景技術

隨著化石能源的短缺以及環境問題的日益嚴峻，以新能源發電為主的分布式發電技術得到了廣泛關注。相比交流微電網，直流微電網更適合大規模的新能源接入，且可以減少成本、降低損耗、提高可控性和可靠性、無頻率相位等問題，其發展前景也日益廣闊。

但在直流微電網中，各分布式單元均通過缺少慣性和阻尼的電力電子變換器接入公共母線，當微電網內的分布式電源發生波動，以及負載功率發生突變時，均會對直流母線電壓造成較大影響，嚴重影響電能質量，不利于直流微電網的穩定運行。因此，通過控制技術提高直流微電網的慣性，減小母線電壓的波動對直流微電網的穩定運行具有重要意義。

目前，虛擬慣性的研究主要應用于交流微電網中逆變器控制方面，如虛擬同步機(VSG)，而關于提高直流微電網動態穩定性的相關研究較少，主要集中在附加慣性控制、虛擬電容控制和虛擬直流電機控制三個方面，其中虛擬電容控制雖然能使母線電壓平滑，但是其計算很繁瑣，且以上方法的控制策略中的參數為恒定值，無法充分發揮直流微電網的靈活性。與傳統虛擬同步機不同，虛擬直流電機控制可以通過加入模糊控制改變參數J，靈活調整直流微電網的慣性，根據負載變化的需要調整虛擬慣性大小，充分利用虛擬直流電機的靈活性，進一步提升系統控制效果。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供用于直流光儲變換器的虛擬慣性自適應模糊控制方法，應用于光儲變換器的虛擬直流電機控制，利用了模糊控制可使參數連續變化的特點，使得虛擬慣性不會發生突變，從而提高了自適應控制的穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是，用于直流光儲變換器的虛擬直流電機自適應控制方法，包括以下步驟：

步驟1，在儲能裝置變換器的傳統雙閉環PI控制中引入虛擬直流電機控制(virtual DC machine,VDCM)；

步驟2，分析負載波動時虛擬轉動慣量的響應情況，找出不同電壓波動下最佳的轉動慣量J；

步驟3，將模糊邏輯控制引入到VDCM中，得到轉動慣量自適應調節的虛擬直流電機控制(adaptive virtual DC machine,AVDCM)。

所述的步驟1，具體做法是：

步驟1.1，建立儲能接口變換器的模型，并與直流電機的模型進行對比，建立虛擬直流電機模型；

儲能接口的雙向Buck-Boost變換器等效為一個二端口網絡，前端接蓄電池儲能裝置，后端接直流母線；其等效的二端口網絡與直流電機的等效模型相似，可模擬直流電機所具有的特性；

步驟1.2，針對直流微電網母線電壓的穩定控制，以儲能接口變換器為控制對象，在雙閉環恒壓控制中加入VDCM環節，以提升直流母線電壓的動態穩定性；

其中直流電動機的機械轉動方程如式(1)所示：