[发明专利]一种用于直流微电网的动态自适应下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种用于直流微电网的动态自适应下垂控制方法，涉及直流配电网控制运行技术，属于发电、变电或配电的技术领域。针对传统下垂控制在多个分布式电源模块并联运行时负载分配精度与母线电压调整率难以同时优化的问题，首先通过计算电流偏差的迭代计算得到变换器的下垂系数，计算电流偏差收敛于最大允许负载电流偏差，不同变换器的外特性曲线趋于一致；然后结合实际电流偏差调整下垂系数以减小传感器精度等外界因素带来的计算误差，在母线压降较小时实现负载均衡。本发明迭代过程和原理简单，具有母线电压下降较小、均流精度大大提高且不受线路阻抗变化影响的优点。

技术领域

本发明公开了一种用于直流配电网的动态自适应下垂控制方法，涉及直流配电网控制运行技术，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

随着分布式可再生能源的大规模并网以及工业负荷、直流数据中心、直流充电桩和LED照明系统的增多，传统的电网结构、电力设备和协调运行策略难以满足稳定性的要求。对于直流微电网，由于不需考虑无功和集肤效应等电能质量问题，母线电压稳定以及各分布式电源的负载分配均衡是其主要的关注问题。

由于直流微电网中各分布式电源与直流母线之间线路阻抗不同，系统中各分布式电源模块之间存在负载电流分配不均现象，母线电压存在一定偏差。传统下垂控制难以同时满足负载分配精度和母线电压调整率的要求，通常通过增大下垂系数降低母线电压的方法来提高系统的均流性能。已有的非线性下垂控制方法，例如分段多斜率下垂方式，重点改善额定负荷区和重载区的系统均流性能及母线电压偏差。或者通过自适应动态规划的方法实现母线电压管理和负载均衡之间的协调，但仍然存在均流问题。针对母线电压管理效果有限和受线路阻抗变化影响的问题，离散式一致性迭代控制策略只需要两相邻节点间的通信可以实现负载均衡，但是迭代计算复杂，响应较慢。本申请旨在提出一种简单可靠且同时能够快速提高多微源直流单元均流精度和母线电压调整率的动态自适应下垂控制方法。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提出了一种用于直流配电系统的动态自适应下垂控制方法，通过计算电流偏差的迭代计算得到变换器的下垂系数，计算电流偏差逐渐收敛于预设的最大允许负载电流偏差，不同变换器的外特性曲线将趋于一致，再结合实际电流偏差调整下垂系数以减小传感器精度等外界因素带来的计算误差。通过计算简单且响应较快的正负迭代大大提高负载分配精度和母线电压调整率及系统稳定性，解决了传统下垂控制负载难以同时调整均流精度和母线电压调整率的技术问题。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种用于直流微电网的动态自适应下垂控制方法，针对多个变换器并联的DC-DC变换器系统拓扑，下垂控制等效于在各变换器输出端串入阻值可变的电阻，通过调节该可变电阻的阻值实现下垂系数的调整，下垂系数的正负取决于该变换器线路阻抗相对于全局变换器线路阻抗的大小，当单个变换器线路阻抗大于线路阻抗平均值时，该变换器的下垂系数呈现为负，当单个变换器线路阻抗小于线路阻抗平均值时，该变换器的下垂系数呈现为正，通过计算各变换器输出电流相对于平均输出电流偏差迭代计算得到各变换器的下垂系数，计算电流偏差将逐渐收敛于预设的允许负载电流偏差，不同变换器的外特性曲线将趋于一致；然后，结合实际电流偏差调整下垂系数以减小传感器精度等外界因素带来的计算误差。在母线压降较小时大大提高了均流精度，较好地解决了母线电压管理和负载分配精度间的矛盾。

该方法具体包括以下三个步骤。

步骤一：针对传统下垂控制存在的负载分配精度与母线电压调整率互相矛盾的问题，提出了一种动态下垂控制方案，首先通过计算电流偏差迭代得到变换器间极性相反的下垂系数，然后结合实际电流偏差调整下垂系数以减小传感器精度等因素带来的误差，变换器的输出电流偏差和输出电压偏差分别为：

eU_i＝U_N-U_L＝(R_droopi+R_i)I_i