[发明专利]多电压等级直流配电网的分散式标幺化功率协调控制方法

权利要求书

1.一种多电压等级直流配电网的分散式标幺化功率协调控制方法，其特征在于，所述多电压等级直流配电网包括编号从#1到#N的N条直流母线DCB，每条直流母线上连接一个配电子网；各直流母线通过编号从#1到#(N-1)的N-1个直流变压器DCT实现树状连接，每个直流变压器连接两条不同的直流母线；各直流变压器均具有相同结构，是由一个单移相调制双主动桥DC/DC变换器实现的，具体包括：匝数比为n_i，k：n_j，k的隔离变压器T_k，隔离变压器漏感L_i，k、L_j，k，直流母线电容C_i，k、C_j，k，由四个开关管S_1i，k、S_2i，k、S_3i，k、S_4i，k组成的直流母线#i一侧H桥，由四个开关管S_1j，k、S_2j，k、S_3j，k、S_4j，k组成的直流母线#j一侧H桥，两个H桥间具有移相角

该分散式标幺化功率协调控制方法具体包括下述步骤：

(1)对于通过直流变压器DCT#k连接的直流母线DCB#i和直流母线DCB#j，选取如下的标幺值系统：

其中，下标“B”代表相应物理量的基准值；即w_B、t_B、f_B和P_B分别是角频率、时间、频率和功率的基准值，V_iB、I_iB、R_iB、X_iB、L_iB和C_iB分别是直流母线DCB#i一侧的电压、电流、电阻、电抗、电感和电容的基准值，V_jB、I_jB、R_jB、X_jB、L_jB和C_jB分别是DCB#j一侧的电压、电流、电阻、电抗、电感和电容的基准值；

(2)对于每一个直流变压器DCT#k，测量得到直流母线电压v_i，并将测量到的信号除以其基准值V_iB得到其相应的标幺值v_i*＝v_i/V_iB，其中下标“*”表示相应物理量的标幺值；类似地，得到直流母线电压v_j的标幺值v_j*＝v_j/V_jB，端口电流i_i，k的标幺值i_i，k*＝i_i，k/I_iB，端口电流i_j，k的标幺值i_j，k*＝i_j，k/I_jB；将v_j*与v_i*作差并反相后输入频域表达式为K_P，k+K_I，k/s_*的PI控制器，经PI控制器计算得到中间控制量同时将v_i*、i_i，k*、v_j*和i_j，k*经过前馈补偿函数f₁计算得到补偿量将中间控制量和补偿量相加得到移相角则的计算公式为：

其中，s_*是标幺化的拉普拉斯算子；补偿量用于增强直流变压器的动态响应，其由前馈补偿函数f₁计算得到，该函数的计算公式为

其中，sgn为符号函数，x_i，k*＝w_skL_i，k/X_iB和x_j，k*＝w_skL_j，k/X_jB为隔离变压器T_k的两个标幺化漏抗，w_sk为直流变压器DCT#k的开关角频率；

(3)由于步骤(2)中的PI控制器使得系统稳态时v_j*＝v_i*恒成立，即恒成立，此时对于连接于直流母线DCB#i上的储能系统ESS_i，采用标幺化的下垂控制策略将其输出特性控制为类似地，将连接于直流母线DCB #j上的储能系统ESS_j的输出特性控制为则ESS_i和ESS_j之间的功率协调关系表示为：

其中，在所述标幺化下垂控制策略中，V_*^*为标幺化的额定母线电压；对于连接于直流母线DCB#i上的储能系统ESS_i，其输出功率为p_Ei，其标幺化的输出功率为p_Ei*＝p_Ei/P_B，r_i*为ESS_i的标幺化下垂系数；对于连接于直流母线DCB #j上的储能系统ESS_j，其输出功率为p_Ej，其标幺化的输出功率为p_Ej*＝pE_j/P_B，r_j*为ESS_j的标幺化下垂系数。