[发明专利]一种用于直流微电网集群的分布式预测三次控制方法

说明书

本发明涉及直流微电网集群技术领域，具体提出了一种用于直流微电网集群的分布式预测三次控制技术，针对传统三次控制在复杂工作环境下动态性能较差的问题，对三次控制的动态性能进行了优化，并通过分布式控制框架、利用PFC算法大大减少了其计算量，解决了动态性能的优化与计算量大的矛盾问题，各直流微电网只需要与临近的单元通信，通过在一定范围内改变母线电压为代价，即可获得对电压、电流以及功率流动的完全控制，本发明主要用于降低直流微电网之间的电流偏差，使其最终趋于一致，实现各直流微电网的负载均衡，从而使可再生能源、电力电子器件寿命得到最大程度的利用。

技术领域

本发明涉及直流微电网集群技术领域，具体涉及一种用于直流微电网集群的分布式预测三次控制方法。

背景技术

近年来，微电网作为整合可再生能源、储能单元、功率变换器与负载的供电系统得到学术界与工业界的广泛关注。直流微电网内不存在类似交流系统中频率稳定、无功功率等问题，有效提高了电能质量与能量转化效率，由于直流母线电压是反映系统稳定的最主要指标，其控制难度也相对减小，具有较大的发展潜力。

直流微电网作为一种小惯性弱支撑系统，通常容量不大，而且不具备较好的抗干扰能力。随着单个直流微电网研究逐渐深入、其关键技术日渐完善，有学者提出多个直流微电网互联组成集群来提高系统可靠性与稳定性。

如已公开的文献《Distributed Tertiary Control of DC Microgrid Clusters》IEEE Transaction on Power Electronics(Volume:31，Issue:2，Feb.2016)，将多个直流微电网通过Π型传输线并联，通过三次控制策略，以改变母线电压参考值为代价实现了功率均衡。但文中三次控制采用线性PI算法调节，控制效果欠佳，导致调节时间长，母线电压跟踪速度慢，严重影响直流微电网间的功率流动，对系统的供电可靠性也极为不利。

本方案从算法方面对现有的三次控制方法提出改进，以期实现对直流微电网群落间的功率流动与能量管理的优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于直流微电网集群的分布式预测三次控制方法，以分布式控制为基本结构，在权衡母线电压的前提下，实现了整个直流微电网集群的功率均衡，并且改善了系统的动态性能，从而使可再生能源、电力电子器件寿命得到最大程度的利用，提高了微网互联的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种用于直流微电网集群的分布式预测三次控制方法，包括以下步骤：

步骤一：确定一个直流微电网集群，直流微电网集群由多个直流微电网单元互联组成；所述直流微电网集群还包括各个直流微电网单元构成的通信网络以及与通信网络连接的三次控制系统，所述三次控制系统由PFC控制器进行计算调节；

步骤二：所述通信网络用于采集对应直流微电网单元的电流信号并与三次控制系统进行通信；

步骤三：三次控制系统对电流信号进行处理，通过PFC算法得出电压偏差项，通过低带宽通信将电压偏差项送入底层控制，作为母线的电压的参考值以实现控制目标。

其中，本方案采用分布式控制结构，多个直流微电网单元通过π型联络线互联，各直流微电网单元只与相邻的单元通信，每个直流微电网单元由电压源、buck变换器及对应负载等组成，各直流微电网单元之间通过传输线连接。

关于PFC算法，其在实现过程中包括以下五个关键步骤：

1、设置基函数，具体如下：

PFC算法产生的电压偏差量是由已选定的基函数线性叠加而成，由于采用分布式控制结构，分别对每个直流微电网建立基函数即可，即：