[发明专利]基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取电压偏差，根据电压偏差将直流配电网分为蓄电池调压模式及减负荷调压模式，设置切换阈值，根据切换阈值切换调压模式；

获取电压偏差，当时，设置系统处于蓄电池调压模式，B-DC采用u-i下垂控制，其出口电压可表示为：

（1）

式中，u^*_{dc_B}为B-DC端电压参考值，i_B为B-DC输出电流，k_b为B-DC下垂控制系数，其中

（2）

式中，i_{B_max}为B-DC输出电流的最大值，当采用标幺值表示时，i_{B_max}=1pu，即，其中，；

当，设置系统处于减负荷调压模式，L-DC采用u-p下垂控制，其出口电压可表示为：

（3）

式中，u^*_{dc_L}为L-DC端电压参考值，p_LL为负荷功率，k_l为L-DC下垂控制器控制系数，其中

（4）

式中，p^*_LL为负荷额定功率，采用标幺值表示时，p^*_LL=1pu，即，其中；

步骤2：基于电量的系统暂态稳定判据，分析直流配电网切换至减负荷调压模式过程中的电量变化，判断电量变化对系统稳定性的影响；

系统处于蓄电池调压模式下，当光伏功率减小时，等效恒功率负荷电量Q_CPL增加，当B-DC达到功率限值时，输出特性等效为恒流源，当稳态时，可得：

（5）

若光伏功率持续减小，电压进一步下降，系统切换为减负荷调压模式，L-DC根据u-p下垂曲线调整功率需求，可得负荷特性u_dc-i_CPL关系为：

（6）

式中，为光伏功率；

根据公式（5）及公式（6）可得负荷曲线变化，根据负荷曲线变化可得，光伏功率减小，等效恒功率负荷电量Q_CPL增加，在调压模式切换的过程中电压下降，使得Q_S+Q_L减小，Q_S和Q_L分别为电源侧累积电量和阻性负荷的累积电量；根据暂态稳定判据判断，不利于系统稳定；

当系统处于蓄电池调压模式时，通过恒功率控制恒功率负荷电量，当系统处于减负荷调压模式时，将电压变化率、电压偏差及直流母线电压引入下垂控制系数中，通过得到的下垂控制系数控制恒功率负荷电量，提高系统稳定性，具体为：

当电压偏差未达到切换阈值时，即系统处于蓄电池调压模式时，通过恒功率控制负荷侧电量，提高系统运行稳定性；

当电压变差达到切换阈值时，即系统处于减负荷调压模式时，获取恒功率负荷侧下垂控制系数k_l，为保证系统稳定性，则需减少恒功率负荷电量Q_CPL，在恒功率负荷侧下垂控制系数k_l中引入直流母线电压u_dc、电压偏差∆u_dc和电压变化率du_dc/dt，得到k'_l为：

（7）

式中，，u^*_dc为直流母线额定电压，k_ql为恒功率负荷侧附加电量控制系数；

将k'_l代入恒功率负荷电量Q_CPL的表达式中，得到Q'_CPL：

（8）

式中，为恒功率负荷功率，，假设当t=t₀时，u_dc=u_dc0，t=t₁时，u_dc=u_dc1，代入得：

（9）

将k_ql等效为负荷侧的附加电容C_adl，表示为：

（10）

当u_dc1u_dc0时，取k_ql0，当u_dc1u_dc0时，取k_ql0，以保证∆Q_CPL0，即恒功率负荷电量Q_CPL减少；

步骤3：当系统处于蓄电池调压模式时，通过恒功率控制恒功率负荷电量，当系统处于减负荷调压模式时，将电压变化率、电压偏差及直流母线电压引入下垂控制系数中，通过得到的下垂控制系数控制恒功率负荷电量，提高系统稳定性。

2.一种使用权利要求1所述基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制方法的控制系统，其特征在于，包括：蓄电池、光伏发电单元、恒功率负荷及阻性负荷组，所述蓄电池通过DC-DC换流器B-DC接入直流配电网，所述光伏发电单元通过DC-DC换流器PV-DC接入直流配电网，所述恒功率负荷通过DC-DC换流器L-DC接入直流配电网，所述阻性负荷组直接接入直流配电网。