[发明专利]直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制方法

说明书

本发明公开了一种直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制方法，传统下垂控制引入虚拟阻抗调节母线电压来改变变换器输出功率；“电压‑功率”自适应下垂控制是引入自适应虚拟电阻，解决了线路阻抗参数不一致带来的DG单元的不能够按容量比例输出负载功率；“电流‑电压”自适应下垂功率精确分配控制策略可在负载突增的情况下保证成比例输出功率的情况下快速的达到平衡，经过电压电流双闭环控制有效跟踪电压参考值；母线电压优化控制是对母线电压进行补偿，降低偏差。本发明基于自适应下垂控制技术，解决了直流微电网运行时由于线路电阻参数不一致导致的功率分配不精问题和母线电压偏差问题，有效的提高DG的使用效率。

技术领域

本发明涉及直流微电网领域，尤其涉及一种直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制方法。

背景技术

微电网主要是由分布式的电源如太阳能、风能和热能等、电能转换装置、储能单元组成，可实现自我协调控制。比较传统的交流微电网，直流微电网具有消耗少、结构简单、效率高等优点。在传统的“电流-电压”下垂控制方式下，合理的调整下垂系数可以实现分布式电源按容量成比例出力，但是由于在微电网中各分布式电源在运行时线路电阻参数不一致的原因，导致功率分配的精度降低，严重时可导致分布式单元过载运行等问题，同时由于线路电阻的电压降会导致直流母线电压的降落，从而降低供电质量。

目前，直流微电网的控制模式一般可分为集中式和分散自治式。集中式是依靠中央控制器对全网的信息进行集中处理，但是这种控制方式对于通信要求高，一旦发生通信故障，整个系统可能瘫痪。分散自治式无需依靠中央控制器，每个单元可以根据独立的本地控制器独立运行。因此，相较于集中式控制模式，基于自适应下垂特性的分散自治式控制模式已经成为国内外研究热点。针对线路出口参数大多采用了“功率-电压”的自适应下垂控制，能够实现DG按容量比出力，但需要采集量较多，人为设定值较多；而采用一种串入虚拟阻抗的直流微电网的下垂控制方式，以补偿由线路电阻引起的负荷分配偏差，虽然可以提高功率分配的精度，但是无法使母线电压维持在额定值。

在未来的微电网中，将采用自适应下垂控制方法代替传统下垂控制方法。但是对于功率分配和电压恢复问题，并没有研究电流控制那么多，因此，需要充分考虑实现功率精确分配和电压恢复的两个问题：线路虚拟电阻设置和实现母线电压精准降落的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中对直流微电网设置线路虚拟电阻实现功率精确分配和对母线电压精准降落实现的问题，本发明公开了一种直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制方法，根据各DG单元根据容量成比例的提供负载功率，提高其稳定时间和减小母线电压偏差，从而提高电能传输效率，提高用户用电质量。

技术方案：本发明公开了一种直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制方法，直流微电网包括若干并联分布式电源DG、若干DC/DC变换器和直流母线，分布式电源DG通过DC/DC变换器输出直流电压值，为直流母线供电；控制方法包括以下步骤：

步骤A、对直流微电网使用传统下垂控制：在电路中引入虚拟电阻，对DC/DC变换器输出功率进行调整；

步骤B、引入“功率-电压”下垂控制：在步骤A的控制方法的基础上，引入自适应虚拟电阻，按分布式电源DG容量成比例分配功率，定义其输出功率偏差，设置功率偏差为零时得出分布式电源DG输出电压的控制方程；

步骤C、进一步引入“电流-电压”下垂控制：在步骤B中根据分布式电源DG输出功率偏差，在分布式电源DG输出电压的控制方程中引入自适应增补项，进一步减少控制量并提高了稳定时间；

步骤D、根据步骤C中的控制方程建立分布式电源DG输出电压的控制信号：采用电压电流双闭环控制，再经PWM调制得到电压控制信号；

步骤E、对母线电压偏差进行优化：对步骤D中电压控制信号进行跟踪，母线电压增加上移量，对母线电压曲线进行平移，减小母线电压偏差。

优选地，所述步骤B还包括：