[发明专利]一种用于多变换器间负载电流分配的分散控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种用于多变换器间负载电流分配的分散控制方法和系统，属于电气工程领域。包括：对于每一个变换器，按照响应模式确定期望输出阻抗；将变换器期望输出阻抗和实际输出阻抗之间的偏差作为变换器的阻抗响应误差；变换器的阻抗响应误差作为PI控制器的输入，通过PI控制得到变换器的内部电流指令值；将内部电流指令值与内部电流采样值的差值作为PI控制器的输入，通过PI控制和脉冲宽度调制，得到变换器中开关管的开断控制信号。本发明通过在不同的变换器的输出端分别模拟出阻感性、阻性、阻容性和容性的阻抗特性，充分利用电感、电容和电阻在不同信号频率下的阻抗变化性质，可以在变换器间实现低频、低中频、中高频和高频的负载电流分配。

技术领域

本发明属于电气工程领域，更具体地，涉及一种用于多变换器间负载电流分配的分散控制方法和系统。

背景技术

电源通常通过电力电子变换器接入系统，不同电源间需要进行协调以实现预期的功率分配。下垂控制是目前广泛采用的一种分散式控制方法，无需通信，仅利用本地的电压电流信息即可实现变换器间的协调控制。当多个变换器并联接入直流系统中时，通常采用下垂控制协调变换器间的输出功率。传统的下垂控制引入虚拟电阻来实现负载电流分配，在稳态时变换器的输出电流将近似按照下垂系数的反比进行分配。电源的形式多样，在性能上可能存在较大差异。以储能为例，蓄电池虽然能量密度高，但其负载电流密度较低，动态响应速度也较慢。而超级电容器功率密度高，动态响应快，但能量密度低。此时，为了结合蓄电池在能量容量上的优势与超级电容器在功率容量与响应速度上的优势，蓄电池将期望响应低频的负载电流波动，超级电容器则期望响应高频的负载电流波动，由此达到优势互补的效果。除此之外，电源如燃料电池、飞轮以及能够响应系统负载电流波动的可再生能源发电设备等具有的特性也不尽相同。可见，为了更加充分发挥各电源的优势，需要电源间能够进行负载电流的动态分配。

近年来，多种拓展的下垂控制方法纷纷被提出以实现更高自由度的负载电流分配效果。Xu Q等人的论文“A decentralized dynamic power sharing strategy for hybridenergy storage system in autonomous DC microgrid”中，相对于电阻，电容的阻抗大小会随着信号频率的增大而减小。受此启发，控制变换器使其输出电流呈现出等效电容的阻抗特性，与传统电阻下垂控制并联输出时即可实现低频和高频的负载电流分配。Chen X等人的论文“A novel virtual resistor and capacitor droop control for HESS inmedium-voltage DC system”进一步地，可以将变换器的输出阻抗控制为阻容支路，再与电阻下垂控制、电容下垂控制组合实现低、中、高频的负载电流分配。

然而，考虑到电源特性的多样性，现有方法仍然存在一定的局限性，表现在负载电流分配的频段不够充分。对于不承担稳态负载电流的变换器，中、高频段的负载电流分配能够实现它们之间进一步负载电流分配细分，而对于承担部分稳态负载电流的变换器，仅能将其都按照低频进行分配，难以进一步切分，缺乏对于低中频段的细致分配。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于多变换器间负载电流分配的分散控制方法和系统，其目的在于通过设计不同变换器的输出端口阻抗特性，实现了直流系统中各个变换器间的动态负载电流分配，使得采用不同响应模式的变换器在补偿负载电流时分别按照不同频段进行分配，同时控制所需采样信号均在本地获得，无需额外通信，提高了可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种用于多变换器间负载电流分配的分散控制方法，该方法包括以下步骤：

S1.对于每一个变换器，按照低频、低中频、中高频和高频响应模式确定期望输出阻抗；

S2.对于每一个变换器，将变换器期望输出阻抗和实际输出阻抗之间的偏差作为该变换器的阻抗响应误差；