[发明专利]一种直流微电网的虚拟惯性直接功率控制方法

权利要求书

1.一种直流微电网的虚拟惯性直接功率控制方法，所述的直流微电网包括光伏发电单元、储能单元、连接公共电网的整流器和包含双有源桥变换器的电力电子变压器，其特征在于：包括如下步骤

步骤1.1，采集光伏发电单元的输出电压U_pv、输出电流I_pv、电荷量q、等效串联阻抗R_s、单元数N_s、二极管反向饱和电流I_o和等效并联阻抗R_p；

步骤1.2，采用MPPT算法对光伏发电单元输出功率进行求解：

其中P_pv为光伏发电单元的输出功率；

步骤1.3，采集储能单元的输出功率P_B；

步骤1.4，得到整个直流微电网的输出功率P_DCM＝P_pv±P_B，其中+代表储能单元发出功率，-代表储能单元吸收功率；

步骤1.5，直流微电网功率发生变化时，通过下式控制低压直流母线电压：

其中，为直流微电网需求功率，D_M为电压-电流下垂相关系数，U_L为电压直流母线电压，U_Ln为低压直流母线电压参考值；

步骤1.6，根据低压直流母线电压U_L，通过如下公式对储能单元下垂控制：

U_L＝U_Ln-k_pP_DCM。

2.根据权利要求1所述的一种直流微电网的虚拟惯性直接功率控制方法，其特征在于，采用整流器双闭环控制方法，通过d-q解耦控制高压直流母线电压U_H：

步骤2.1，采集公共电网的电压U_g和电流I_g；

步骤2.2，将电压U_g和电网电流I_g进行d-q解耦，得到电压d轴分量U_d、电压q轴分量U_q、电流d轴分量i_d和电流d轴分量i_q，设定d轴分量参考值q轴分量参考值高压直流母线电压基准值U_Href、同步旋转角频率ω，建立整流器控制数学模型如下：

其中，u_abd为整流器开关管电压d轴分量，u_abq为整流器开关管电压q轴分量，R为网侧电路电阻，L为滤波电感；

步骤2.3，采用外环电压和内环电流的双闭环控制策略控制高压直流母线电压U_H。

3.根据权利要求2所述的一种直流微电网的虚拟惯性直接功率控制方法，其特征在于，通过最小回流功率算法对双有源桥变换器进行控制：

步骤3.1，根据两自由度控制算法对双有源桥变换器功率传输的固有特性进行计算：

其中，f_s为双有源桥变换器的开关频率，n为电力电子变压器的变比，L_k为变压器的等效电感，D₁、D₂为双有源桥变换器原边和副边的占空比，P_DAB为双有源桥变换器所需传输功率；

步骤3.2，忽略系统损耗下双有源桥变换器所需传输功率等于直流微电网需求功率，即P_DCM＝P_DAB；

步骤3.3，两自由度控制下双有源桥变换器的原边回流功率为

步骤3.4，两自由度控制下双有源桥变换器的副边回流功率为

步骤3.5，得到双有源桥变换器总的回流功率

步骤3.6，两自由度控制下双有源桥变换器的最大传输功率为

步骤3.7，将回流功率P_cir和最大传输功率P_max进行标么化：

M_cir＝2(D₁-D₂)²，

可得最小回流功率标幺化值。

4.根据权利要求3所述的一种直流微电网的虚拟惯性直接功率控制方法，其特征在于，通过双有源桥变换器功率传输固有特性对双有源桥变换器进行直接功率控制：

步骤4.1，双有源桥变换器传输功率标么化后表示为

步骤4.2，根据低压直流母线电压U_L、高压直流母线电压U_H，以及双有源桥变换器的功率标幺化值，得到双有源桥变换器直接功率控制表达式：

步骤4.3，将求得的多组占空比D₁、D₂代入最小回流功率标幺化值M_cir，求得最终的双有源桥变换器占空比；

步骤4.4，根据直流微电网需求功率控制低压直流母线电压U_L以及双有源桥变换器的两个自由度，实现系统整体控制。