[发明专利]用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法

摘要

本发明公开了一种用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法，包括建立直流微电网，建立基于超级电容器的直流电压控制系统，信号测量与处理，确定超级电容器的功率表达式，设计超级电容储能装置的参数，确定控制误差ei，确定滑模面S，确定控制率D，判断是否达到控制目标，PWM调制。本发明具有结构简单，控制精度高，鲁棒性强等优点；在负载不平衡时，本发明可以实现抑制不平衡负载下直流微电网电压脉动的控制目标。

主权项

一种用于不平衡负载下直流微电网的电压脉动抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立通用直流微电网：所述直流微电网包括由风力发电机组、风机测量元件、AC/DC换流器依次级联组成的风力发电单元，由蓄电池、蓄电池测量元件、第一DC/DC换流器依次级联组成的蓄电池储能单元，由光伏阵列、光伏测量元件、第二DC/DC换流器依次级联组成的光伏发电单元，直流测量元件，并网逆变器、第一交流测量元件、交流电网依次级联组成的并网单元，第三DC/DC换流器、直流负载依次级联组成的直流负载单元，负载逆变器、第二交流测量元件、交流负载依次级联组成的交流负载单元，风力发电单元的控制系统，蓄电池储能单元的控制系统，光伏发电单元的控制系统；所述直流微电网以直流母线为中心，风力发电单元、蓄电池储能单元、光伏发电单元、直流负载单元和交流负载单元、并网单元分别通过第一至第五直流测量元件依次连入直流母线，形成辐射状结构，其中直流负载单元和交流负载单元并联后通过第四直流测量元件连入直流母线；所述风力发电单元的控制系统、蓄电池储能单元的控制系统、光伏发电单元的控制系统的输入端分别接风机测量元件、蓄电池测量元件、光伏测量元件和直流测量元件的输出端，其输出端分别接AC/DC换流器、第一DC/DC换流器、第二DC/DC换流器的输入端；步骤2：建立基于的直流电压控制系统：所述直流电压控制系统包括超级电容器、超级电容测量元件、第四DC/DC换流器、第四直流测量元件和超级电容器的控制系统组成；所述直流电压控制系统与直流微电网中的交流负载并联，通过第四直流测量元件连入直流母线，所述控制系统的输入端分别接所述超级电容测量元件、直流测量元件的输出端，其输出端接所述第四DC/DC换流器的输入端；步骤3：信号测量与处理：通过电压传感器和电流传感器测量负载侧直流母线的电压udc，由直流微电网流向所述交流负载的电流ir，负载逆变器的输入电流ic，超级电容器的放电电流isc，超级电容器端电压usc；计算直流微网提供给负载的功率Pr，负载吸收的功率PL；步骤4：确定直流电压控制系统的参考功率其中：u为直流电压的平方，C为直流侧电容，t为时间；步骤5：设计超级电容储能装置的参数：超级电容器的容量为：式中，Pmax为参考功率的峰值；充放电周期为T，充电过程为T/2内超级电容器端电压usc由usc_init上升至usc_fin，滤波电感LDC为：其中：DBuck为Buck模式下的占空比；fs表示DC/DC换流器的开关频率；Δisc为电路允许的最大纹波电流；步骤6：确定控制误差ei其中：为超级电容器的电流参考值，步骤7:确定滑模面S：S＝ei+Ki∫eidt (5)式中：Ki为正实数；步骤8:确定滑模控制的控制率D：D＝Deq+ΔD (6)式中：D为DC/DC换流器的占空比，Deq是等效控制，ΔD是开关控制；当时，超级电容器充电，DC/DC换流器工作在Buck模式：D1＝D1eq+ΔD1 (7)式中：D1、D1eq、ΔD1对应为式(6)在Buck模式下的形式；当时，超级电容器放电，DC/DC换流器工作在Boost模式：D2＝D2eq+ΔD2 (8)式中：D2、D2eq、ΔD2对应为式(6)在Boost模式下的形式；步骤9：判断是否达到控制目标，如果是，转向步骤10，否则转向步骤7；步骤10：PWM调制：将占空比D经过PWM调制后得到所述超级电容储能装置中第四DC/DC换流器开关信号，并将其送入第四DC/DC换流器进行控制。