[发明专利]一种直流微电网并离网平滑切换的母线电压控制方法

权利要求书

1.一种直流微电网并离网平滑切换的母线电压控制方法，其中本控制方法所涉及的直流微电网包含直流电网V_G、并网开关KB、直流母线、储能单元、Buck/Boost储能DC/DC变换器和负载R；直流电网V_G经过并网开关KB并联到直流母线，储能单元经过Buck/Boost储能DC/DC变换器并联到直流母线，负载R并联到直流母线；所述的Buck/Boost储能DC/DC变换器包含一个输入电容C_Bat、一个电感L、一个开关管S₁、一个开关管S₂和一个输出电容C_Bus；将输入电容C_Bat的正极记为节点A₁,输入电容C_Bat的负极记为节点A₂,节点A₁A₂作为Buck/Boost储能DC/DC变换器的输入端口，电感L的一端连接在节点A₁上，电感L的另一端记为节点A₃，开关管S₂的输入端连接在节点A₃上，开关管S₂的输出端连接在节点A₂上，开关管S₁的输入端记为节点A₄，开关管S₁的输出端连接在节点A₃上，输出电容C_Bus的正极连接在节点A₄上，输出电容C_Bus的负极连接在节点A₂上，节点A₄A₂作为Buck/Boost储能DC/DC变换器的输出端口；

其特征在于,所述控制方法的步骤如下：

步骤1：采样直流母线电压,记为V_Bus，采样储能单元电压,记为V_Bat，采样电感L的电流,记为I_L；

步骤2：给定母线电压参考值V_ref，给定电流指令值I_ref，定义电压控制器G_VPI，定义电压控制器G_VPI的输出为离网电流环参考值I_OLref，所述的电压控制器G_VPI为比例积分调节器，其传递函数G_VPI(s)为：

其中k_vp为电压控制器G_VPI的比例系数，k_vi为电压控制器G_VPI的积分系数；

步骤3：判断并网开关KB是否闭合，若并网开关KB闭合，则执行步骤3.1和步骤3.2，若并网开关KB断开，则执行步骤3.3、步骤3.4和步骤3.5；

步骤3.1：给定虚拟导纳Y，根据步骤1得到的直流母线电压V_Bus、步骤2中给定的直流母线电压参考值V_ref和步骤2中给定的电流指令值I_ref，计算得到并网电流环参考值I_GLref，其计算公式如下：

I_GLref＝I_ref+(V_ref-V_Bus)×Y

步骤3.2：将步骤3.1中得到的并网电流环参考值I_GLref与离网电流环参考值I_OLref作差得到电流误差信号ΔI，ΔI＝I_GLref-I_OLref，执行步骤4；

步骤3.3：令N＝n，开始第N个控制周期内的电压指令缓启动控制，其中N为电压指令缓启动控制周期循环次数，N＝1,2,…n…+∞，n为控制周期循环次数的中间变量，按照以下方式得到电压指令缓启动初值V_Bus0：

当N＝1时，V_Bus0＝V_Bus

当N≠1时，V_Bus0不变

步骤3.4：给定预期电压指令缓启动次数M，按照以下方式得到电压指令缓启动输出V_Ramp：

当N≤M时，V_Ramp＝V_Bus0+(V_ref-V_Bus0)×N÷M

当N＞M时，V_Ramp＝V_ref

步骤3.5：令N＝n+1，将电压指令缓启动输出V_Ramp与步骤1得到的直流母线电压V_Bus作差得到电压误差信号ΔV，ΔV＝V_Ramp-V_Bus，执行步骤4；

步骤4：按照如下方式得到电压控制器G_VPI的输入ΔE_rror：

当并网开关KB闭合时，ΔE_rror＝ΔI

当并网开关KB断开时，ΔE_rror＝ΔV

步骤5：按照如下方式得到电流环参考值I_Lref：

当并网开关KB闭合时，I_Lref＝I_GLref

当并网开关KB断开时，I_Lref＝I_OLref

步骤6：将步骤5中得到的电流环参考值I_Lref与步骤1中得到的电感L的电流I_L作差得到电感电流误差信号ΔI_L,ΔI_L＝I_Lref-I_L，定义电流环控制器G_IPI，定义电流环控制器G_IPI的输出为电感控制电压，记为V_L，取电感电流误差信号ΔI_L为电流环控制器G_IPI的输入，所述的电流环控制器G_IPI为比例积分调节器，其传递函数G_IPI(s)为：

其中k_ip为电流环控制器G_IPI的比例系数，k_ii为电流环控制器G_IPI的积分系数；

步骤7：根据步骤1得到的直流母线电压V_Bus，储能单元电压V_Bat和步骤6中得到的电感控制电压V_L，按照如下方式计算得到开关管S₁的占空比，记为d₁：

d₁＝(V_Bat-V_L)÷V_Bus

按照如下方式计算得到开关管S₂的占空比，记为d₂：

d₂＝1-d₁

开关管S₁的占空比d₁与开关管S₂的占空比d₂经过驱动与保护电路控制Buck/Boost储能DC/DC变换器的开关管S₁与开关管S₂的通断；

步骤8：重复步骤1～7，实现直流微电网并离网平滑切换的母线电压控制。