[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

说明书

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，首先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、补偿分布式电源间歇性和随机性的储能系统以及常用的直流负荷；然后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，提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制，该策略对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿，使得母线电压恢复到额定值；通过对下垂系数的不断调整，达到了负荷功率分配的高精度。本发明降低了通信要求，利用底宽带通信实现孤岛直流微电网的负荷功率分配的高性能、提高系统的可靠性、确保供需平衡、母线电压稳定、波动小。

技术领域

本发明属于直流微电网中补偿母线电压及微源变流器功率输出均衡设计技术领域，具体涉及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

背景技术

近年来，由于环境问题的日益突出和可再生能源在电力系统中的比重不断提升，分布式能源得到了迅速发展。作为一种解决分布式能源接入电网问题的方式，学者们提出了微电网的概念。

能源互联网是解决未来大规模可再生能源发电接入，提高电力质量与用户需求侧管理水平，以及增强电网系统安全性、可靠性、经济性的重要手段，智能电网的发展与能源互联理念的提出，使得互联微网的能量管理和快速控制成为学术界的研究热点。微电网中存在大量光伏、储能装置及燃料电池等具有直流输出形式的分布式电源，且直流系统不存在相位同步、谐波和无功功率损耗等方面的问题，提高了供电的电能质量和可靠性，因此近年来直流微电网逐渐得到了人们的重视。

在直流微电网系统中，母线电压是反映系统稳定和源荷功率平衡的关键指标，负荷功率在不同变流器之间的分配是直流微电网运行的一项重要研究内容之一。由于下垂控制在无需高频通信的状态下就能实现负荷功率的共享，满足了分布式接入的需求，因此在直流微电网控制中得到了广泛应用。然而，传统的下垂控制在直流母线电压调节和负荷功率分配方面存在内在矛盾，线路阻抗以及变流器输出阻抗也会影响负荷功率的分配精度。为了解决上述问题，学者们引入了适用于微电网的二次控制策略，克服了下垂控制带来的缺陷。

发明内容

为了克服现有的下垂控制中提高负荷功率分配性能与补偿母线电压的矛盾关系的不足，对孤岛性直流微电网，需要独自承担系统电压稳定和精确的功率分配，本发明提出了一种含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制方法，首先，在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享。其次，在下垂控制的基础上，提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制，该策略对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿，使得母线电压恢复到额定值；通过对下垂系数的不断调整，达到了负荷功率分配的高精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

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，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；