[发明专利]一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法及系统，包含电压补偿和功率分配两个部分。本发明所述的电压补偿方法基于模糊控制，首先通过将各单元的输出电流与输出电压偏差进行模糊化后作为第一模糊控制器的输入量，经过模糊推理，得到电压补偿值，解决传统下垂控制母线电压跌落的问题。本发明所述功率分配方法基于模糊控制，首先将各单元的归一化输出电流与系统平均输出电流的偏差进行模糊化作为第二模糊控制器的输入量，经过模糊推理，得到可变的下垂系数调整值，最后经过积分器，作为下垂系数的补偿量，解决传统下垂控制功率分配不均问题。

技术领域

本发明涉及直流微电网技术领域，特别是一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法及系统。

背景技术

随着光伏发电、储能系统等分布式能源的发展，直流微电网作为一种能够解决分布式发电系统不稳定的有效方案，受到广泛研究。直流微电网能够减小分布式发电系统直接并网对交流大电网造成的冲击，并且没有交流微电网中频率或者相位控制等问题，更加符合分布式发电系统的特性。分布式发电系统通过电力电子变换器连接在直流母线上，并且不同的分布式单元的额定功率不同，因此合理的功率分配和直流母线电压稳定是保证微电网稳定运行的关键。

通常的直流微电网控制方法是下垂控制，随着输出电流的增加，线性地减小输出电压的给定值，通过对下垂系数的设置来实现功率分配。传统的下垂控制其优点在于无需通信，实施简单，且具有即插即用，但是由于变换器间线路阻抗的存在，难以实现高精度的功率分配，且存在母线电压跌落问题。

为了解决传统下垂控制的缺点，研究人员提出许多基于次级控制的改进下垂控制。基于稀疏网络通信的分布式次级控制仅通过与邻近节点的有限通信实现分布式单元功率均分及系统平均电压调整，但是存在控制器设计复杂，受通信延时和测量误差影响大等缺点。而依赖于本地电压电流信息的分散式控制方法则存在功率分配精度低，母线电压波动大等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法及系统，能够解决传统下垂控制功率分配不均的问题。

本发明采用以下方案实现：一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：对各变换器进行采样，得到每个变换器自身的输出电压U_oi和输出电流I_oi，并计算出每个变换器与给定电压U_ref的电压偏差Δv；其中，U_oi为第i个分布式单元所对应的变换器的输出电压，I_oi为第i个分布式单元所对应的变换器的输出电流；

步骤S2：针对每个变换器，将其输出电流I_oi以及电压偏差Δv送入作为电压补偿控制器的第一模糊控制器，输出模糊控制器输出量电压偏差δV，令新的电压给定值为V＝V_ref+δV；其中，V_ref为直流母线电压的给定值；

步骤S3：获取所有分布式单元的归一化输出电流值I_oi/k_i，计算系统的平均值电流进而获取每个变换器与平均值电流的偏差ΔI；其中，k_i为第i个分布式单元所对应的变换器的功率容量比，n为系统内分布式单元的数量；

步骤S4：针对每个变换器，将变量ΔI送入作为功率分配控制器的第二模糊控制器，得到下垂系数的修正量δR，再经过积分器，得到新的下垂系数R'＝R+∫δR；其中，R表示初始下垂系数；

步骤S5：将新的电压给定值与新的下垂系数作用到传统下垂控制中，得到第i个分布单元所对应的变换器经过电压补偿和功率分配环节后的改进下垂控制的表达式：V_{ref_i}＝V-I_oiR'＝V_ref+δV-I_oi*(R+∫δR)。