[发明专利]一种考虑多类型负荷接入的直流微电网阻尼增强控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑多类型负荷接入的直流微电网阻尼增强控制方法，属于直流微电网运行控制技术领域，有效增强了电阻型负载、恒功率负载(constant power loads，CPL)，以及感应电动机负载等不同类型负荷接入下，直流微电网的阻尼特性，提高了微电网系统的动态性能。本发明包含了一个基于双虚拟阻抗的阻尼增强环节，该环节附加在常规直流微电网下垂控制环节中，可以对系统发生外界扰动时关键电气量的高频暂态分量进行抑制，有效减小系统暂态时的高频振荡过渡过程，增强了直流微电网系统在不同负载接入下的阻尼特性，对提高直流微电网系统的动态响应特性具有指导意义。

技术领域

本发明属于直流微电网运行控制技术领域，具体涉及一种考虑多类型负荷接入的直流微电网阻尼增强控制方法。

背景技术

近年来，随着化石能源短缺和环境污染问题的不断加重，分布式电源的发展得到了学术界和工业界的广泛关注。而微电网技术作为灵活集成各类分布式电源、储能单元和负荷的有效途径，也得到了长远发展。

与传统交流微电网相比，直流微电网具有更高效的能源变换环节、无相位和频率问题等优势，在分布式电源并网、重要负荷供电等领域得到了重要应用。

直流微电网并网运行，也通过双向AC/DC变流器与交流微电网或上级交流电网连接进行功率交换。对于孤立运行的直流微电网来说，可供选择的控制模式包括基于中央控制单元的集中式控制方式，以及基于下垂控制特性的分散式控制方式。

由于分散式控制方式在功率成比例共享和自主平衡方面具有优势，且无需高速的通信环节，因此基于下垂控制特性的分散式控制方式在直流微电网DC/DC换流器控制器设计中得到了广泛的应用。

考虑到分布式电源的波动性、不确定性，及其并网控制系统的低惯量特性，基于下垂控制的直流微电网稳定运行问题得到了国内外学者和工业界的关注。总体来说，直流微电网的稳定性分析及控制分为小信号稳定和大信号稳定。小信号稳定分析有效简化微电网分析的难度并突出其物理机制，从而保证系统的稳定运行。其中，基于阻抗模型和Nyquist准则的频域稳定性分析方法在处理小信号稳定性分析领域具有显著优势。而大信号稳定性分析虽然对于系统稳定运行同样重要，但由于涉及到非线性特性的建模，因此相对复杂，尚未有成熟的处理方法。

已有研究尚未涉及含不同类型负荷接入的直流微电网阻尼特性和增强控制方法。随着用电侧负荷类型的不断丰富，电阻型负载、恒功率负载(constant power loads，CPL)，以及感应电动机负载，越来越多地接入微电网，它们之间的交互行为也越发复杂，对传统控制方法的适应性带来了挑战。

因此，对于含不同类型负荷接入的直流微电网来说，其阻尼交互特性和增强控制方法的提出对系统稳定性能的提升相当重要。现有的直流微电网阻尼增强控制方案未考虑多类型负荷接入的场景，无法体现不同类型负荷之间的交互影响。

发明内容

发明目的：针对含多类型负荷的下垂控制直流微电网，本发明的目的在于基于其稳定性分析结果提供一种考虑多类型负荷接入的直流微电网阻尼增强控制方法，通过挖掘含多类型负荷的直流微电网阻尼特性来实现系统动态稳定性的提升。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种考虑多类型负荷接入的直流微电网阻尼增强控制方法，该直流微电网包含电阻型负载、恒功率负载(Constantpower load，CPL)和感应电动机负载，包括如下步骤：

1)基于等效分析，当DC/DC变流器采用下垂控制，得到直流电压控制方程；

2)根据基尔霍夫定律，得到第i个DC/DC变流器的动态方程；

3)根据线性叠加定理，推导传输函数，进而得到下垂控制信号；

4)将下垂控制信号再输入到电压外环和电流内环的PI控制中，从而得到最终的控制信号；