[发明专利]基于无源积分的直流微电网改进下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种基于无源积分控制的直流微电网变下垂系数控制方法。这种改进下垂控制方法相比于传统的下垂控制，电容电压的调整选择的是无源积分控制器，加入直流母线电压控制和输出电流均流控制，能够很好适应恒功率负载(CPL)工况。本方法通过变换器的参考电压补偿量，保障了直流母线电压等于设定的原参考电压。本发明通过输出电流均流误差，得到下垂系数修正量，消除了各线路阻抗不同引起的电流不均分，可以达到很好的电流均分效果。相比其他改进型下垂控制，本发明具有在恒功率负载情况下不会出现系统振荡、调节速度快、能够很快达到稳定状态的优点。

技术领域

本发明属于电力系统的直流微电网控制领域，涉及一种基于无源积分控制的改进下垂控制方法，具体涉及一种在无源积分控制器下的参考电压补偿控制和下垂系数修正控制方法及应用该方法控制的一个带恒功率负载(CPL)、阻性负载的直流微电网系统。

背景技术

伴随着微电网在新能源系统中应用越加广泛，现在对于微网的控制方法研究也逐渐深入。微电网可以被分为交流微电网和直流微电网两种。相比较交流微网，直流微网因为没有无功功率平衡问题、易于实现分布式可再生能源的接入控制、损耗低、稳定性高等诸多优点被关注。直流微网的负载情况多种多样，其中恒功率负载的引入由于CPL的增量阻抗呈现负阻抗特性，系统的稳定性和动态特性都将受到影响。在恒功率负载下如何控制实现电流均分和母线电压控制是一个关键研究点。

在直流微网控制中，下垂控制使用广泛。下垂控制简单易于实现，只需要每一个拓扑的电容电压反馈和输出电流反馈就可实现。这样的控制减少了通信，在提高稳定性的同时降低了成本，非常适合直流微电网。但是传统下垂控制采用的是固定下垂系数和一个参考电压，并且线路阻抗一般存在差异性。这就导致传统下垂控制没有办法在保障母线电压控制的同时保障电流比例分配。母线电压控制与输出电流均分控制便成了一对固有矛盾。为了解决这个矛盾，一些改进型下垂控制便被提出来了。申请公布号CN110323735A专利介绍了一种带母线电压恢复的改进下垂控制的方法。利用主动测量线路的电阻信息，引入电压恢复单元，克服了传统下垂控制的弊端。这种方法控制思想简单，也易于实现，但是当直流微网的规模达到一定程度，阻抗测量便有一定的难度。并且，测量阻抗所需要的复杂通信也会影响系统的稳定性。

一般的改进下垂控制对于CPL工况的控制效果也不是很理想，在恒功率负载变动时可能会出现系统不稳定的情况。因此，有必要研究一种能够较好适应恒功率负载并且能够同时实现较好的母线电压控制精度和输出电流均流效果的自适应控制方法。

发明内容

本发明所要达到的目标是：①两个直流升压变换器并联于直流母线，保证直流母线电压与参考电压值相等；②对下垂系数进行修正，实现在不同线路阻抗下的电流均分；③当负载是恒功率负载(CPL)时，负载跳变后经过一段时间的调节后依然可以稳定住母线电压和达到理想的电流均分效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：直流微网由2个升压变换器组成，2个BOOST变换器分别命名#1变换器、#2变换器，两个变换器电路参数一样，但是输出端的线路阻抗不一样；负载接入阻性负载或恒功率负载，与直流母线并联，并且通过两个开关选择切换接入阻性负载还是恒功率负载。

进一步的，所述的#1变换器和#2变换器控制主要分三部分。第一部分是参考电压补偿，第二部分是下垂系数修正，第三部分是电容电压的无源积分控制。

进一步的，控制策略分为以下步骤：

S1、完成电气量的采集，获取母线电压u_bus，然后和所设定的参考电压值u_ref做比较，求差得到电压控制误差u_error；