[发明专利]一种用于直流微电网的改进虚拟发电机控制方法

说明书

本发明提供一种用于直流微电网的改进虚拟发电机控制方法。本发明通过将平均电流PI控制器与虚拟直流发电机相结合，在提高系统惯性和阻尼的同时实现电流的精确分配，无需引入传统下垂控制，进而避免了下垂控制造成的母线电压二次跌落问题。同时针对传统虚拟电机控制动态特性差的问题，设计了惯性系数和阻尼系数的自适应调节方程，改善了系统的动态特性。该方法考虑了各变换器单元的线路阻抗，可应用于多源并联的直流微电网，并且所有控制器和计算均在本地完成，均流速度快。

技术领域

本发明涉及直流微电网运行控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于直流微电网的改进虚拟发电机控制方法。

背景技术

由于化石能源日益短缺，基于新能源的分布式发电技术受到广泛关注。直流微电网相比交流微电网更适合多种分布式能源的灵活接入，可以提高发电效率并降低损耗和成本，其发展也备受关注。但在直流微电网中，大多数分布式发电单元都与电力电子变换器相连，缺乏惯性和阻尼，当发电单元出现波动或负载功率发生突变时，直流母线电压都将受到很大影响。如何在保证母线电压稳定的前提下实现变流器间的精确均流，是直流微电网研究的重要问题。

通过模拟直流电机的外特性，虚拟直流电机(virtual DC motor,VDCM)控制的变换器可以提供额外的惯性和阻尼支撑，从而提高直流微电网的稳定性。文献《A virtual DCmachine control strategy for dual active bridge DC-DC converter》以及文献《Virtual DC machine:an inertia emulation and control technique for abidirectional DC–DC converter in a DC microgrid》将虚拟直流电机控制应用于负载和储能侧的转换器，以抑制母线电压波动。然而，上述文献未对VDCM的参数进行灵活控制，导致系统动态特性较差。此外，传统的VDCM控制无法实现精确的电流分配，针对均流问题，下垂控制是当前研究最广泛的均流控制策略，它通过引入虚拟阻抗来调节电流分配。但它在追求较小的电压偏差和更高的均流精度之间存在固有矛盾。

因此改进传统VDCM控制使其在提高直流微电网稳定性并具备良好动态特性的同时，能够实现电流的精确分配成为研究的关键。

发明内容

根据上述提出的无法在提高直流微电网稳定性并具备良好动态特性的同时，实现电流的精确分配的技术问题，而提供一种用于直流微电网的改进虚拟发电机控制方法。本发明通过将平均电流PI控制器与虚拟直流发电机相结合，在提高系统惯性和阻尼的同时实现电流的精确分配，无需引入传统下垂控制，进而避免了下垂控制造成的母线电压二次跌落问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于直流微电网的改进虚拟发电机控制方法，所述直流微电网包括若干并列设置的电源，任意电源通过一调流支路连接双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器的输出端连接直流母线，且DC/DC变换器与直流母线之间设置有线路阻抗；

所述调流支路包括依次设置的平均电流控制器、虚拟直流发电机控制器、电流控制器、限幅器以及脉冲宽度调制模块；

该方法包括：

获取需要实现的电流比例分配系数；

调节各虚拟直流发电机的电枢电流使其等于对应双向DC/DC变换器的输出电流；

根据各虚拟直流发电机的电枢电流以及电流比例分配系数获得每条调流支路的参考值；

求取各调流支路参考值的平均值作为平均电流控制器的输入；

将所述平均电流控制器的输出信号输入虚拟直流发电机控制器。

进一步地，还包括：将所述双向DC/DC变换器的输入电流信号反馈至电流控制器的输入端。