[发明专利]一种具有多级母线电压补偿直流微网改进型多斜率下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种具有多级母线电压补偿直流微网改进型多斜率下垂控制系统及方法，为了从根本上解决下垂系数带来的母线电压偏差，通过将负荷电流分为三个区：轻载区、额定负荷区和重载区，然后对不同负荷区间实施改进的下垂控制，重点在提高额定负荷区和重载区系统均流性能的同时改善由下垂导致的母线电压偏差。改进型下垂控制策略下各个母线电压控制单元输出特性曲线区别于传统恒定下垂输出特性的情况，在额定负荷区和重载区时不仅具有较高的下垂系数以克服线路阻抗带来的均流问题，同时根据负荷轻重加入多级补偿模块电压参考，以改善微网母线电压偏差，因此可从根本上解决下垂控制带来的均流与电压偏差之间的矛盾问题。

技术领域

本发明涉及直流微网中微源变换器功率输出均衡与改善系统母线电压调整率设计技术领域，具体涉及多个微源母线控制单元并联运行时系统的均流与母线电压偏差控制方法。

背景技术

随着新能源的发展及人们对节能减排意识的增加，电力系统能源正朝向绿色可持续发展的方向前进。微电网作为智能电网的重要组成单元，是实现分布式能源整合利用的有效形式。直流微电网系统中不用考虑无功和频率的影响，提高了系统的效率和供电质量。其主要控制目标是获得较低的母线电压调整率和各分布式电源的功率均分。

由于直流微网中各分布式电源与直流母线连接之间线路阻抗存在差异，致使直流微网系统中各分布式电源模块之间存在均流误差和母线电压偏差。传统下垂控制以牺牲母线电压偏差来提高系统的均流性能，比如已公开文献《An adaptive droop controlmethod for low voltage DC microgrids》，The 5th Annual International PowerElectronics,Drive Systems and Technologies Conference(PEDSTC 2014),Tehran,2014,pp.84-89，文中根据输出电流大小非线性增加下垂系数提高系统均流性能，同时也带了来很大的母线电压偏差。

系统均流性能的提高与母线电压偏差的改善之间始终存在相互矛盾关系，现阶段提高系统均流性能的同时改善母线电压偏差需借助于二次控制和通信网络，比如已公开文献《Hierarchical control of droop-controlled DC and AC microgrids—a generalapproach towards standardization》,2009 35th Annual Conference of IEEEIndustrial Electronics,Porto,2009,pp.4305-4310，文中提出了基于低带宽通信的分层控制策略，通过二次集中控制调节系统的输出电压，减少系统的母线电压偏差，但是由于采用集中控制器，系统的可靠性降低。又比如已公开文献《An Improved Droop ControlMethod for DC Microgrids Based on Low Bandwidth Communication With DC BusVoltage Restoration and Enhanced Current Sharing Accuracy》，in IEEETransactions on Power Electronics,vol.29,no.4,pp.1800-1812,April 2014，文中提出了基于低带宽通信的分布式控制策略补偿方法，虽然此方法可以提高均流误差改善母线电压偏差，但是母线电压补偿和均流性能的提升均依赖于次级控制及模块间的通信网络，降低了系统的可靠性，增加了系统的控制复杂性。