[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

说明书

本发明提供了一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统及方法，该方法包括：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，基于暂态稳定判据，分析直流配电网的电量变化，判断电量变化对系统稳定性的影响，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。本发明提供的基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统及方法，降低了直流配电网的失稳风险，提高了系统的暂态稳定性，使系统能够平稳实现切换调压模式。

技术领域

本发明涉及直流配电网的稳定性技术领域，特别是涉及一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统及方法。

背景技术

直流配电网没有频率及无功概念，因此，选用电压稳定性为评价直流配电网系统稳定性的指标。直流配电网的主要控制方式为下垂控制，下垂控制结构简单、无需通信，可实现各端换流器的功率协调分配。随着直流配电网中负荷容量日益增大，电源和负荷种类日益增多，恒功率负荷所表现出的负阻抗特性将削弱系统稳定性。尽管特征根、小信号模型为定性分析系统暂态稳定性提供了依据，但系统稳定性仍缺乏机理分析，尤其缺乏对分层控制的直流配电网稳定性的分析。因此，设计一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统及方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统及方法，降低了直流配电网的失稳风险，提高了系统的暂态稳定性，使系统能够平稳实现切换调压模式。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统，该系统包括：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。

本发明还提供了一种基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制方法，应用于上述基于负荷累积电量的直流电网电压暂态控制系统，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；

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；

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。

可选的，步骤1中，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，具体为：

获取电压偏差|Δu_dc|，当|Δu_dc|∈(Δu₁,Δu₂]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：

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

k_b＝(Δu₂-Δu₁)/i_{B_max} (2)