[发明专利]一种用于直流微电网的自适应多斜率下垂控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于直流微电网的自适应多斜率下垂控制系统及方法，针对直流微网中各分布式微源并联运行中系统均流与母线电压偏差矛盾的问题，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多斜率下垂控制(Multi Slope Droop Control,MSDC)，重点改善额定负荷区和重载区系统均流性能及母线电压偏差。MSDC控制变换器输出特性曲线区别于传统恒定下垂输出特性的情况，负荷区域中的轻载区、额定负荷区和重载区按照系统对均流误差及母线电压偏差的要求可以灵活分配，并且对负载具备自适应调节能力，可以实现较宽负载范围内下垂特性的最优化配置和设计。

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，具体涉及多个电源变换器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。为了实现各分布式能源的协调运行，微电网为分布式能源提供了可行的整合利用形式。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，但同时也带来了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。