[发明专利]一种直流供电系统二阶惯性抗扰动控制方法

说明书

本发明公开了一种直流供电系统二阶惯性抗扰动控制方法，通过类比交流供电系统中虚拟同步发电机的频率—有功控制策略，推理并提出带有二阶惯性的直流供电系统电压—电流控制方法。在新能源侧或电网侧的传输功率发生突变时，本发明方法相较于原有直流供电系统电压—电流控制策略，能够较大程度上衰减直流侧电流扰动量，从而抑制直流母线电压波动。通过分析直流母线电压扰动量与DC/AC变换器的直流侧电流扰动量之间闭环传递函数的阶跃响应，可确定使直流供电系统稳定运行且具备较大惯性的最优化二阶惯性控制系数取值。本发明所提二阶惯性抗扰动控制方法，能有效提高直流供电系统的抗扰性，在大扰动工况下具备更强的二阶惯性以平抑直流母线电压波动。

技术领域

本发明涉及直流供电系统领域，特别是一种直流供电系统二阶惯性抗扰动 控制方法。

背景技术

随着化石能源的不断衰竭和电力电子技术的快速发展，由风电、光伏、燃料 电池等分布式电源构成的直流供电系统受到广泛重视。但直流供电系统本身为小 惯性系统，负荷投切、分布式电源输出功率突变等问题会导致直流母线电压有大 幅波动，影响直流供电系统的安全稳定运行。直流母线电压稳定性是决定电压敏 感性负荷与并网变换器工作性能的关键，因此增强直流供电系统虚拟惯性以平抑 直流母线电压波动具有重大意义。现有文献对直流供电系统虚拟惯性研究较少， 且存在引入高通滤波器造成高频干扰、谐波危害等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种直流供电系 统二阶惯性抗扰动控制方法，增强直流供电系统的惯性，平抑直流母线电压波动。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种直流供电系统二阶 惯性抗扰动控制方法，包括以下步骤：

1)分别对直流母线输出电压瞬时值u_dc、DC/AC变换器的直流侧电流瞬时 值i_dc以及其交流侧电流瞬时值i_o进行采样；

2)利用交流供电系统中虚拟同步发电机的频率—有功控制方程，提出带有 二阶虚拟惯性的直流供电系统的电压—电流惯性控制方程：

其中，I_set为直流供电系统的电流额定值，D为电压—电流控制系 数，U_dcN为直流母线电压额定值，C_vir为虚拟电容值；

3)利用所述电压—电流惯性控制方程得到DC/AC变换器的电压外环控制 指令值

其中，s为拉普拉斯变换中的复变量；

4)将直流侧电压瞬时值u_dc与其电压指令值作差，其差值经电压外环调 节器G_{PI_v}(s)可得到DC/AC变换器交流侧电流指令值i_{o_ref}；

5)将DC/AC变换器交流侧电流指令值i_{o_ref}与交流侧电流瞬时值i_o作差， 其差值经电流内环调节器G_{PI_v}(s)得到调制信号来驱动DC/AC变换器工 作。

所提出二阶惯性方法中，虚拟电容值C_vir的取值方法如下：作出在不同C_vir取值下的系统阶跃响应曲线，分析在直流侧电流扰动量Δi_dc(s)为1的情况下，直 流母线电压扰动量的响应曲线，得到C_vir≥4mF。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明所提出的直流供电系 统二阶虚拟惯性控制方法增强了直流供电系统的惯性，在大扰动工况下能够有效 平抑直流母线电压的波动。

附图说明

图1为直流供电系统结构示意图；