[发明专利]一种双环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电流电压控制技术领域，尤其涉及一种双环控制方法。

背景技术

微电网是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统。微电网有利于集中 小容量的分布式电源，运行模式灵活，可以在电网故障或电网电能质量降低到某一程度时 转为孤岛运行；还可以在电网故障解除或电能质量满足后重新并网运行。

相对于交流微电网来说，直流微电网具有很多显著的特点。大多数分布式电源和 电力用户终端负载都是直流的，连接到直流微电网可以减少能量转换的次数，减少损耗和 故障率。同时由于无集肤效应，直流电源线提供了更强的带载能力。直流微电网比交流微电 网的抗干扰性也更好，而且直流微电网在基础设施的投资上也比交流微电网低很多。并且， 交流微电网自身也存在着一些复杂的问题，比如分布式电源间的同步、变压器引起的冲击 电流、无功功率流动、谐波电流和三相不平衡等，使得交流微电网的控制比直流微电网的控 制复杂得多。综上所述，相较于交流微电网，直流微电网具有高效节能、成本较多、控制简单 以及可靠性高等优势。

现有技术中，对于简单的直流微电网系统而言，该系统内分布式电源、储能单元以 及交、直流用电负荷通常通过相应的电力电子装置接入单极性直流母线。为提高直流微电 网供电灵活性，满足不同电压等级的分布式可再生能源发电系统、储能单元及交直流负荷 接入，直流供电系统可采用双极性三线制拓扑(通常称为正极、负极和中线)。根据直流微电 网中线的出线形式，双极性三线制拓扑主要包括以下几种：1)采用两个相同容量的双向DC- DC或DC-AC变流器串联，两者共中线，然后分别生成正、负极母线，实际上直流微电网内部形 成了两个独立可控的供电回路，尽管可靠性较高，但需要两套全功率电力电子变流装置，成 本更高。2)通过分裂直流母线电容，从其中点引出一极作为直流微电网中线，在正负极间分 布式电源或负荷不平衡的情况下，如果采用具有中点电位平衡功能的三电平中点箝位式 DC-AC变流器(即NeutralPointClampedConverter，简称NPC)，则可以保证直流正负母线 电压平衡，但对于常规两电平DC-AC或独立直流微电网来说，则无法实现直流正负极母线电 压平衡控制。

现有技术中，通常通过电压平衡器来对直流微电网的直流母线进行电压平衡控 制。但是直流微电网内大量分散式的可再生能源发电单元、负荷等具有明显的随机波动性， 这类波动功率尤其是短时功率冲击将可能对正负极直流母线的电压造成冲击。在传统的电 压平衡器的电压平衡控制策略中，通常采用电压/电流双环控制算法来实现控制，但是这种 算法的缺陷在于无法同时保证控制系统的动态响应速度和稳定裕度。

发明内容

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种双环控制方法的技术方案，旨在不 使用额外的电流传感器的情况下，实现双极性直流微电网电压平衡器的电压电流双环控 制，并提高双环控制的动态响应和稳定性。

上述技术方案具体包括：

一种双环控制方法，适用于双极性直流微电网；其中，所述双极性直流微电网连接 一电压平衡器；

所述电压平衡器包括：

串联于所述双极性直流微电网的输入电压的正极与一第一节点之间的第一开关， 以及串联于所述输入电压的负极与所述第一节点之间的第二开关；

串联于所述输入电压的正极与一第二节点之间的第一电容，以及串联于所述输入 电压的负极与所述第二节点之间的第二电容；以及

串联于所述第一节点与所述第二节点之间的一电感；

所述直流电压控制方法包括：

步骤S1，设定适应于所述电压平衡器的非线性干扰观测器；

步骤S2，根据所述非线性干扰观测器观测得到所述电压平衡器输出电流的观测 值；

步骤S3，将所述观测值作为所述双极性直流微电网的电流前馈，以对所述双极性 直流微电网进行电流电压双环控制中的电流内环控制。

优选的，该双环控制方法，其中，所述第一开关包括：

串联于所述双极性直流微电网的输入电压的正极与所述第一节点之间的全控型 开关管；以及

并联于所述全控型开关管两端的续流二极管。

优选的，该双环控制方法，其中，所述第二开关包括：

串联于所述输入电压的负极与所述第一节点之间的全控型开关管；以及

并联于所述全控型开关管两端的续流二极管。