[发明专利]一种含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制方法

权利要求书

1.一种含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：构建独立运行的直流微电网，包括为实现低碳发电的分布式电源、补偿分布式电源的间歇性和随机性的储能系统以及直流负荷；

S2：分析传统的下垂控制在直流微电网内存在的缺陷以及预设直流微电网系统内母线电压的参考值；

S3：采样所有分布式电源的输出电压值，计算微网内的平均电压；

S4：采用PI控制器，以微网内的平均电压与母线电压的参考值的差值作为输入信号，获取用于调整母线电压的补偿修正量；

S5：采用PI控制器，以第i个分布式电源的输出电流和与之通信的第j个分布式电源的输出电流的差值作为输入信号，获取用于调节下垂系数的电流修正量；

S6：根据获得的母线电压补偿量和电流修正量设计新型的分布式二次控制，并分析控制器的稳定性；

S7：根据所述电压给定值采用基于下垂控制的一次控制，生成控制DC/DC变流器的PWM信号。

2.如权利要求1所述的一种含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述直流微电网包括以下构成：

S1-1.分布式电源：实现低碳发电，在孤岛模式下，通过变流器接入直流母线；

S1-2.储能装置：有效地补偿分布式电源的间歇性和随机性，如蓄电池和超级电容；

S1-3.直流负荷：多种类型的可控负荷以及与微网实现能量双向流动的电动汽车。

3.如权利要求1或2所述的一种含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，传统的下垂控制包括以下过程：

S2-1.直流微电网中往往存在多个发电单元和储能单元，以实现冗余功能，微电网处于孤岛模式时，需要自动维持供需平衡；下垂控制在直流微电网中作为一次控制，在维持系统稳定运行方面发挥重要作用；在不失普遍性的情况下，以两台并联电压型变流器为例对传统下垂控制进行分析：

式中，u_dci为变流器输出电压；为变流器输出电压参考值，即分布式电源的输出电流为零时的变流器输出电压；i_dci为变流器i输出电流；R_di表示第i个变流器的虚拟阻抗，即下垂系数；R_linei为线缆阻抗的大小；若要使变流器输出功率按各自的额定容量成比例分配，各节点的输出电流关系应满足：

式中η_i,j为i变流器与j变流器额定容量比，从式(2)中看出，各变换器输出电流与其下垂系数和对应线缆阻抗成比例关系；两台并联变流器到公共连接点之间的线缆阻抗往往存在差异，因此很可能会导致负载功率分配失衡；

S2-2.引入下垂法后变流器输出电压会有一个压降，电压变化量需满足：

Δu_dci＝k_ii_dci≤Δu_max (3)

k_i＝R_di+R_linei (4)。

4.如权利要求3所述的一种含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，母线电压的修正量包括以下步骤：

S4-1.为了使输出电压u_dc恢复到电压参考值首先定义电压偏差：

通过修正偏差，在一个有限时间T内，补偿输出电压的跌落，即

e_vi＝α_ie^u (7)

式中α_i为增益系数，则输出电压的补偿量表示为

式中K_Pi和K_Ii是第i个DG的控制器的PI参数；

S4-2.把母线电压的补偿量加入到式(1)，则克服传统下垂控制带来的母线电压跌落，即式(1)改写为

从公式(9)看出，改进的下垂控制还是存在缺陷，即无法准确的满足式(2)成立。