[发明专利]用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法

说明书

本发明公开了一种用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法，包括建立直流微电网，建立基于超级电容器的直流电压控制系统，信号测量与处理，确定超级电容器的功率表达式，设计超级电容储能装置的参数，确定控制误差e_i，确定滑模面S，确定控制率D，判断是否达到控制目标，PWM调制。本发明具有结构简单，控制精度高，鲁棒性强等优点；在负载不平衡时，本发明可以实现抑制不平衡负载下直流微电网电压脉动的控制目标。

技术领域

本发明涉及一种电压脉动抑制方法，尤其涉及一种用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法，属于供电控制技术领域。

背景技术

直流微电网使用直流配电形式，有利于各种分布式电源协调控制，可提供更高的电能质量，因而成为微电网技术研究的新方向。然而，直流微电网也存在一定的稳定性问题。由于实际系统经常含有不平衡负载，会在交流负载侧引入基波负序分量，导致直流电压出现二倍频脉动，严重影响直流微电网的供电质量。此外，不平衡负载下逆变器输出功率的二倍频脉动量，会在直流微电网的电源和换流器产生二次纹波电流，严重影响其使用寿命。过多的纹波电流还会损害电池的电极和电解质，降低电池效率；降低光伏组件的光电转换效率，提高光伏电站的运行成本；增加换流器开关管的通态损耗和电流应力，浪费换流器容量。

目前不平衡负载下的研究，主要是针对负载侧三相逆变器提出的多种拓扑和控制策略，以改善其输出电压波形为目标，使三相电压的平衡状况满足电能质量的要求。由于对负载侧逆变器输出电压波形的控制必不可少，同时由负载的不平衡特性引起的直流微电网电压脉动问题也不容忽视，因此，需要考虑从其他角度控制直流电压。

针对上述问题，有学者提出利用储能装置吸收二倍频功率，从而抑制直流电压脉动。Guoyi Xu等人在IEEE Transactions on Energy Conversion，2012，27(4)：1036-1045.“Coordinated DC voltage control of wind turbine with embedded energy storagesystem”公开了一种针对具有嵌入式储能系统的风储直流微电网的直流电压脉动抑制方法。直流母线经线路侧换流器(line side converter，LSC)接入交流电网。储能系统和LSC分别采用下垂控制和双环PI控制。当风机的输出功率有脉动时，通过调整PI控制器的固有频率和下垂控制器的下垂系数协调直流母线上的电流，使储能系统对电流表现为带通特性，而LSC对电流表现为低通特性，则电流的脉动分量就会被储能系统吸收，也就是使脉动功率流入储能系统，从而保证直流电压稳定。Dong Chen等人在IEEE Transactions onPower Systems，2012，27(4)：1897-1905.“Autonomous DC voltage control of a DCmicrogrid with multiple slack terminals”公开了一种针对多端风储直流微电网的直流电压脉动抑制方法。储能系统和并网换流器仍分别采用下垂控制和PI控制。通过调整下垂系数和PI控制器时间常数直接控制功率的传递函数，使脉动功率流入储能系统，即可抑制直流电压脉动。以上方法均是通过控制直流母线上电流或功率传递函数的频率响应特性来实现控制目标，虽然能实现较好的控制效果，但控制性能受参数的影响极大，并且调试时需要协调多个参数，过程较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法，包括以下步骤：