[发明专利]一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法

说明书

一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法，包含分布式电源系统、负荷以及各电力电子接口装置，将自抗扰控制技术运行于下垂控制策略中，其电压电流双环均采用自抗扰控制结构，实现了系统的电压稳定和电流分配，且该结构对系统的不确定性和外部扰动均具有鲁棒性；通过设计一种新型的二次控制策略，在保证电流分配精度的同时减小了直流母线电压偏差。本发明不同于其他已提出的控制方法，所提方法只需要在离散时刻采样全局电流信息，降低了通信负担，且抗扰性更强。

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，涉及一种考虑了基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法，具体涉及含自抗扰控制的下垂控制方法。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

随着可再生能源越来越多地渗透到现代电网中，微电网的概念被提出作为集成分布式发电机和可控/不可控负载的集合实体。由于微电网中的各种类型的源和负载具有特征耦合，例如光伏、发光二极管照明等，因此采用直流微电网来收集这些单元是一种有效的方式。与交流微电网相比，直流微电网可以缩短通过减少dc-ac或ac-dc转换器的数量来实现能量转换。同时，它们还具有效率更高，可靠性更高，控制复杂度更低等优点。因此近年来，直流微电网已经成为了最受欢迎的研究课题之一。随着网络物理技术和先进的控制技术的发展，传统的微电网逐渐变得高度分散和自主，具备在并网和孤岛运行模式下自我管理的能力。

直流微电网中逆变器的主要控制方法是下垂控制，其基于传统发电机的下垂特性，实现即插即用和点对点控制，无需通信和协调即可独立完成每个微源的功率分配。然而基于传统下垂控制的直流微电网运行时，易受负荷波动的影响而导致电压电流的偏移，对微电网的稳定运行产生影响。

自抗扰控制技术不需要精确的系统模型，对控制对象不确定性具有鲁棒性。自抗扰控制能够通过估计扰动并实时消除，实现对扰动的抑制，具有天然的解耦性，在对耦合系统的的控制上远远超过了PID和其他基于模型的方法。它已被用于控制飞轮储能系统中的双向DC-DC变换器，以补偿模型不确定性和未知干扰。

发明内容

为了克服传统下垂控制策略存在的局限性，本发明的目的在于将自抗扰控制技术运用于下垂控制策略中，取代传统的PI控制，并提出一种新型二次控制策略，以保证系统电压的稳定和功率的合理分配。基于自抗扰的下垂控制电压电流双环均采用自抗扰控制结构，外环输出电压采用线性自抗扰控制结构，根据电压偏差迅速进行调节，补偿扰动，稳定输出电压，并通过二次控制的作用将电压提升至额定值；内环输出电流采用线性自抗扰控制结构，根据电流精度偏差迅速进行调节，补偿精度差异，提高电流分配精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法，包括以下步骤：

S1：搭建孤岛运行的直流微电网模型，包括分布式电源、直流负荷、储能装置以及各电力电子接口装置；

S2：采样分布式电源的输出电压值与母线电压值，作为电压外环的输入信号；采样所有分布式电源的输出电流值，计算微网内的平均电流信息，作为电流内环的输入信号；

S3：电压外环和电压内环均采用线性电压电流双环自抗扰控制器，获取用于调整母线电压的补偿修正量和调节电流精度偏差的电流修正量；

S4：利用所述的母线电压补偿修正量和电流修正量设计分布式二次控制方法；

S5：根据输入电压参考值采用基于电压电流双环自抗扰的下垂控制，生成控制DC/DC变流器的PWM信号。