[发明专利]一种孤立直流微网自适应下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种孤立直流微网自适应下垂控制方法，包括三节点直流微电网、下垂控制和离散式分布算法三部分。本发明提出的方法在各控制节点在同步时钟的作用下与邻居节点交换电压、电流信息，通过本地的分布式算法迭代评估全网平均电压，并动态寻找满足均流及调压要求的目标虚拟电阻，实现变虚拟电阻的自适应下垂控制。由于没有中心控制器，增加了控制的鲁棒性及灵活性。同时，从通信介质、通信协议、系统采样间隔、网络矩阵优化等方面提出了减少或消除通信延时影响的措施，提高了策略的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种孤立直流微网，尤其涉及一种孤立直流微网自适应下垂控制方法。

背景技术

微电网是由分布式电源、储能设备及负荷等单元组成的新型电网形式，是分布式电源接入配电网的有效方法。为了提高微电网的供电可靠性及容量，常采用多个分布式发电单元并联运行方式承担负荷功率。与交流微电网相比，直流微电网更适合光伏电池、燃料电池、超级电容、蓄电池等直流电源及直流负荷的接入，由于减少了逆变器的使用，增加了系统的效率和可控程度。

由分布式发电单元并联的直流微电网也存在负荷功率分配等问题。为了实现功率的自动分配，如基于虚拟电阻的下垂控制方法，该方法无需通信环节，即插即用，因而得到了广泛的研究。但是，由于存在分布不均的线路阻抗，无互联线下垂控制无法同时满足均流精度及母线电压要求。二次调节的方式，由中心控制器采集全网电压、电流信息，经计算后将控制量的指令值下发至本地控制器以调节输出，该方法实现简单，调节精度高，但由于存在中心节点，系统可靠性、可扩展性差。基于全数字网络的反馈控制系统，该方法将传统的均流线改为数字通信网络，补偿了由于下垂特性引起的电压跌落，但由于线路阻抗分布不对称，下垂系数难以确定，无法实现自适应均流，且通信链路的故障会对系统的控制效果及稳定性产生影响，缺少即插即用的特性。

与点对多点的集中式通信网络相比，点对点(peer-to-peer)的分布式通信网络更加适合微电网分布式的特点，因此，基于稀疏网络的分布式协调优化控制方法受到越来越多的关注，但在电力系统中的应用尚不多见。如基于分布式算法的直流微电网自适应下垂控制策略，实现了均流及调压目的，但采用了简单的多机并联模型，未考虑可再生能源接入的影响，并且使用连续时间模型分析系统性能，忽略了实际采样时间间隔及通信延时的影响，信息交互未涉及具体的通信过程、通信协议，缺乏实际应用的支撑。

发明内容

为了克服功率均分即电压调节方面存在的难题，本发明提出一种孤立直流微网自适应下垂控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

孤立直流微网自适应下垂控制方法，包括三节点直流微电网、下垂控制和离散式分布算法三部分。

所述三节点直流微电网包含三个节点，各节点由电压源、电压内阻、线路阻抗和虚拟电阻组成。

所述下垂控制采用双闭环控制，内环为电流控制环，外环采用直流电压下垂控制。

所述离散式分布式算法包括电压一致性迭代和电流指令计算两个部分。

本发明的有益效果是：本发明提出的方法在各控制节点在同步时钟的作用下与邻居节点交换电压、电流信息，通过本地的分布式算法迭代评估全网平均电压，并动态寻找满足均流及调压要求的目标虚拟电阻，实现变虚拟电阻的自适应下垂控制。由于没有中心控制器，增加了控制的鲁棒性及灵活性。同时，从通信介质、通信协议、系统采样间隔、网络矩阵优化等方面提出了减少或消除通信延时影响的措施，提高了策略的可靠性。

附图说明

图1 三节点直流微电网结构。

图2 下垂控制框图。

图3 系统总体控制框图。

图4 分布式计算流程。

具体实施方案