[发明专利]一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器

说明书

本发明公开了一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器，属于多供电端直流微电网的调控领域。包括：获取直流微电网母线额定电压、各个直流变换器输出电压和输出电流，计算直流微电网稳定运行时的单位电流；计算电压误差和电流误差；计算综合误差；计算控制器的中间状态；对中间状态积分，得到二级控制信号，输出至下垂控制器。本发明仅需采集本地变换器输出电流、电压信号，而不需要邻居节点的信息和母线电压值，极大减轻了通讯负担；而且微电网中电流、电压的收敛时间仅受单一参数调节且可被预先设定，故可以通过调节控制参数灵活调整收敛时间。

技术领域

本发明属于多供电端直流微电网的调控领域，更具体地，涉及一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器。

背景技术

随着分布式发电装置与能量存储设备的普及，微电网逐步走进了人们的生活。其中，直流微电网因其功率变换损耗小、无需考虑无功功率及电压相位控制问题等优势适用于多种应用场景，故设计一种保证直流微电网稳定运行的控制方法非常重要。下垂控制作为一种分散式的高效控制策略，在微电网的控制问题中被普遍应用，但存在母线电压偏差和均流精度不足的缺陷。故在下垂控制的基础上，引入二级控制补偿下垂控制误差、三级控制规划微电网供电端的功率合理分配。基于二级控制实现微电网的调压和均流是当下的一个研究热点，但如何保证控制器实施的便捷性与系统收敛的快速性是一个难题。因此，设计一类无需采集邻居节点信息及母线电压、且可保障系统快速收敛的二级控制器，对微电网稳定运行尤为重要。

专利CN112713581A公开了一种直流微电网分布式固定时间调压和均流的方法及系统，其主要思想为：通过建立转换器之间的稀疏通信网络，基于本地转换器与邻居转换器的二级控制信号的交互，得到中间状态；基于所述中间状态的符号函数及其分数指数幂，设计状态估计输入；对所述状态估计输入进行积分，得到内部状态；基于本地转换器与邻居转换器的内部状态的交互，得到更新的二级控制信号；将所述更新的二级控制信号加到所述下垂控制中，得到更新的电压参考值；通过所述内部控制得到更新的输出电压，从而得到更新的总线电压；直至总线电压稳定，同时每个转换器输出均流，无需总线电压信息，系统可以在与系统初始状态无关的固定时间内实现稳定。然而，其存在以下缺陷：控制器的实施需要获得邻居节点的信息，增加了通讯负担，消耗通讯方面的能量；并且其收敛时间受到系统物理网络的限制，调节不灵活。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器，其目的在于无需采集母线电压和邻居节点信息，即可使系统在预设时间内实现母线电压的调节和变换器输出电流精确配比，有效保证了二级控制实施的便捷性与系统收敛的快速性。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法，多个直流变换器并联连接微电网母线，该方法包括：

S1.获取直流微电网母线额定电压V^*、各个直流变换器输出电压和输出电流V_i和I_i，计算直流微电网稳定运行时的单位电流

S2.计算电压误差和电流误差

S3.计算综合误差

S4.计算控制器的中间状态

S5.对中间状态δ_i(t)积分，得到二级控制信号u_i(t)，输出至对应的下垂控制器；

其中，i＝1,…,N，N为直流变换器的数量，d_i为直流变换器均流系数，v0且为一常数，ε为微电网中变换器输出电流、电压的收敛时间上界，σ为收敛时间调节系数，ε0和0σ1为二级控制参数，ψ_i(0)＝ψ_i0，ψ_i0为系统初始误差，sign(·)为符号函数。

优选地，的计算公式如下：