[发明专利]一种应用于直流微电网的下垂控制快速二次补偿方法

说明书

本发明提出一种应用于直流微电网的下垂控制快速二次补偿方法，针对稳定直流母线电压与实现并联变换器均流两个控制目标在二次补偿控制中分别设定电压辅助调节器和电流辅助调节器，采用动态一致算法实时跟踪电流电压变化量，再利用有限时间控制策略得到电压辅助调节器输出量和电流辅助调节器输出量，最后将电压辅助调节器输出量与电流辅助调节器输出量代入求导后的下垂方程，再经过积分得到经过二次补偿后的下垂控制电压参考值，使得各并联变换器输出电压在有限时间内收敛至参考值的同时实现各变换器之间的高精度均流。本发明可在有限时间内使系统快速实现母线电压偏差恢复且完成系统内并联变换器的高精度均流，加快了系统中电压、电流偏差的收敛速度。

技术领域

本发明属于下垂控制技术领域，特别是涉及一种应用于直流微电网的下垂控制快速二次补偿方法。

背景技术

随着分布式发电技术的成熟以及新能源在电网中渗透率的提高，直流微电网作为新型的区域供电系统得到了广泛的关注。为了实现直流微电网的可靠高效运行，国内外针对不同控制目标和控制对象提出了多种协调控制策略。其中分层控制结构因其控制逻辑简单、控制对象不受限、能够实现多目标控制而得到普遍应用。分层控制结构按照不同时间尺度与控制目标一般分为三层，第一层控制为本地控制，通常采用恒压下垂控制，但恒压下垂控制会带来直流母线电压下降和均流精度受线缆阻抗影响大等问题，仅依靠第一层的本地控制无法实现系统在电压稳定的同时达到较高的均流精度，需要引入第二层控制进行二次补偿。最后，由第三层控制实现直流微电网中各单元的功率合理分配及优化调度，实现能量管理。

现有的二次补偿方案大多数依靠引入平均电压和平均电流PI调节器，通过计算各单元接口变换器输出电压和电流与系统平均电压和平均电流之间的误差提供下垂控制电压修正量，最终实现变换器输出电压与参考电压相同且均流精度良好。但是该种方法使用的平均值只是一种静态平均，大量采用PI控制器不可避免地出现调节时间长的问题，系统暂态性能仍需提升。

同时，合理的通讯方式和通讯结构也有利于提升系统的可靠性和暂态特性。采用集中控制的直流微电网系统存在单点故障问题，可靠性大大降低。为了提升系统的延展性和可靠性，分布式控制的研究成为一大热点。现有的直流微电网分布式控制方法，通常采用低带宽通讯架构，每一台变换器需要采集系统中所有变换器的信息，灵活性不强，系统通信压力相比于集中控制有所降低，但依然存在系统中接口变换器数量增加后通讯压力也随之增加的问题。且变换器投入与切出时系统需要重新改变通讯算法，系统灵活性受限。

发明内容

本发明目的是使直流微电网系统在实现直流母线电压稳定的同时完成各接口变换器的高精度均流，并提升系统暂态特性和快速性。所提出的一种应用于直流微电网的下垂控制快速二次补偿方法只依赖于相邻变换器之间的信息交互实现系统的动态一致，且在二次补偿中的电流辅助调节器与电压辅助调节器中均采用有限时间控制方法，最终可实现下垂控制的快速二次补偿。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种应用于直流微电网的下垂控制快速二次补偿方法，针对稳定直流母线电压与实现并联变换器均流两个控制目标在二次补偿控制中分别设定电压辅助调节器和电流辅助调节器，采用动态一致算法实时跟踪电流电压变化量，再利用有限时间控制策略得到电压辅助调节器输出量和电流辅助调节器输出量，最后将电压辅助调节器输出量与电流辅助调节器输出量代入求导后的下垂方程，经过积分得到经过二次补偿后的下垂控制电压参考值，使得各并联变换器输出电压在有限时间内收敛至参考值的同时实现各变换器之间的高精度均流。

进一步地，下垂控制获得二次补偿后的电压参考值后再根据变换器输出电流进行自动调节，获得新的电压工作点，该新的电压工作点作为电压外环的电压参考指令，其与变换器实际输出电压比较后送入PI控制器且经过限幅器后产生电流控制指令，电流误差由电流内环中比较器产生，电流内环PI控制器最终输出PWM控制变换器中的开关管工作，实现有限时间内直流微电网输出电压恢复到额定值且完成并联变换器的快速、高精度均流。