[发明专利]基于动态扩散算法的直流微电网分布式控制方法

说明书

本发明公开了一种基于动态扩散算法的直流微电网分布式控制方法，包括步骤：步骤一，在分布式电源的控制器之间构建稀疏通信网络，网络中相邻的控制器利用扩散算法交互电流和电压的相关信息，最终使得每个控制器均能估计出所有电源的平均输出电流以及所有直流母线的平均电压，并用于二层控制；步骤二，二层控制根据所估计出的平均电流、电压给出电压参考值的调整信号；步骤三，电压参考值经过调整后，用于进行基于下垂特性的一层控制，最终实现各分布式电源的输出电流按比例分配以及母线电压恢复。本发明考虑了通信网络以及控制器的采样时间，能够应用在低带宽的通信环境，并快速、精确地实现电流比例分配以及平均电压恢复。

技术领域

本发明属于微电网运行控制领域，具体地说，涉及一种基于动态扩散算法的直流微电网分布式控制方法。

背景技术

直流微电网是一种新兴的小型电力系统组网形式，可用于分布式电源的高效利用，其一般包括如光伏电池板、燃料电池以及储能装置等直流分布式电源以及电动汽车、LED负荷等直流负荷。相较于交流微电网，在直流微电网中交流与直流的换流环节更少，且无需考虑电源之间的同步问题以及系统的无功补偿问题，具有更高的效率，因此近年来直流微电网在多电飞机、船舶电力系统中得到广泛应用。

微电网不仅可以和外部电网并网运行，也可以进入孤岛模式，使用分布式电源支撑本地负荷。孤岛微电网一般采用分层控制结构：一层控制往往使用基于下垂控制方法的对等控制模式，引入一虚拟阻抗，实现分布式电源的并联运行。但由于线路阻抗存在差异，且虚拟阻抗会导致输出电压低于参考值，导致电流分配不准确以及母线电压偏低。因此需要引入二层控制。目前二层控制主要存在集中式和分布式两种实现形式。在集中式二层控制中，由中央控制器统一采集、处理信息并通过通信网络发布指令，因此系统的稳定运行取决于中央控制器以及通信线路的可靠性。在分布式的二层控制中，只需相邻的分布式电源的控制器相互间进行通信，各控制器根据本地以及相邻控制器的信息就可以实现分布式电源的协同工作。分布式的通信机制可以实现分布式电源的即插即用，同时也提高了系统的可靠性。扩散算法是分布式网络进行信息交互、全局信息估计的有效方法。相比于一致性算法，扩散算法具有更快的收敛速度以及更好的稳定性；基于动态扩散算法的分布式二层控制能够在实现电流准确分配以及恢复平均电压的前提下，改善二层控制的动态性能，提高系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于动态扩散算法的直流微电网分布式控制方法。在传统的下垂控制的基础上，设计了分布式的二层控制器，对下垂曲线进行调整：二层控制器通过稀疏通信网络进行信息交互，即不需要中央控制器，只需要相邻的控制器间交换电压和电流相关信息，各控制器采用动态扩散算法估计出各母线平均电压以及各分布式电源平均输出电流，并根据此给出调整信号，进行二层控制，最终实现微电网电流合理分配和平均电压恢复。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于动态扩散算法的直流微电网分布式控制方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

S1，在分布式电源的控制器之间构建稀疏通信网络，网络中相邻的控制器利用扩散算法交互电流和电压的相关信息，使得每个控制器均能估计出所有电源的平均输出电流以及所有直流母线的平均电压；

S2，根据步骤S1所估计出的平均输出电流和平均电压，给出电压参考值的调整信号，进行二层控制；

S3，电压参考值经过调整后，用于进行基于下垂特性的一层控制，最终实现各分布式电源的输出电流按比例分配以及母线电压恢复。

具体步骤如下：

S1.I-V下垂特性，即引入虚拟阻抗使得输出电压随输出电流增大而下降，如下式所示：

V_ref＝V^*-R_d·i_L+δv (1)