改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供公开了一种改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法及系统，为了解决现有分段多斜率下垂控制策略在负荷区间分段点处系统电流出现不均分现象，利用模块之间的相互通信实现电流信息共享，在本地变换器模块中计算出平均电流值将其与电流分段点相比较，确定模块的工作的区间，解决连续变化负荷区间分段点处系统的均流问题；同时加入滞回控制消除区间分段点处平均电流扰动对系统的不利影响。该方法只需要采集各模块的电流信息在本地控制器中进行求平均，利用平均电流确定负荷工作区间，不需要增加额外的PI控制器，更加完善现有分段多斜率下垂策略在全负荷连续变化区间的均流性能及母线电压调整率。

【技术实现步骤摘要】
改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法及系统
本专利技术涉及直流微网中微源变换器功率输出均衡与改善系统母线电压调整率设计
，具体涉及连续负荷条件下直流微网分段下垂控制系统的改进方法。
技术介绍
随着新能源的发展及人们对节能减排意识的增加，电力系统能源正朝向绿色可持续发展的方向前进。微电网作为智能电网的重要组成单元，是实现分布式能源整合利用的有效形式。直流微电网系统中不用考虑无功和频率的影响，提高了系统的效率和供电质量。其主要控制目标是获得较低的母线电压调整率和各分布式电源的功率均分。由于直流微网中各分布式电源与直流母线连接之间线路阻抗存在差异，致使直流微网系统中各分布式电源模块之间存在均流误差和母线电压偏差。传统下垂控制以牺牲母线电压偏差来提高系统的均流性能，比如已公开文献《AnadaptivedroopcontrolmethodforlowvoltageDCmicrogrids》，The5thAnnualInternationalPowerElectronics,DriveSystemsandTechnologiesConference(PEDSTC2014),Tehran,2014,pp.84-89，文中根据输出电流大小非线性增加下垂系数提高系统均流性能，同时也带了来很大的母线电压偏差。系统均流性能的提高与母线电压偏差的改善之间始终存在相互矛盾关系，又比如已公开文献《AnImprovedDroopControlMethodforDCMicrogridsBasedonLowBandwidthCommunicationWithDCBusVoltageRestorationandEnhancedCurrentSharingAccuracy》，inIEEETransactionsonPowerElectronics,vol.29,no.4,pp.1800-1812,April2014，文中提出了基于低带宽通信的分布式控制策略补偿方法，虽然此方法可以提高均流误差改善母线电压偏差，但是母线电压补偿和均流性能的提升均依赖于次级控制，且在二次控制电压电流调节中均引入PI控制器，增加了系统的控制复杂性。第CN201710347175.3号中国专利公开了一种用于直流微电网的自适应多斜率下垂控制系统及方法，针对直流微网中各分布式微源并联运行中系统均流与母线电压偏差矛盾的问题，通过将负荷电流分为三个区：轻载区、额定负荷区和重载区，然后对不同负荷区间实施多斜率下垂控制(MultiSlopeDroopControl,MSDC)，MSDC控制变换器输出特性曲线区别于传统恒定下垂输出特性的情况，负荷区域中的轻载区、额定负荷区和重载区按照系统对均流误差及母线电压偏差的要求可以灵活分配，并且对负载具备自适应调节能力，可以实现较宽负载范围内下垂特性的最优化配置和设计，重点改善额定负荷区和重载区系统均流性能及母线电压偏差。现有技术中，多级母线电压补偿直流微网改进型多斜率下垂控制系统及方法(VC-iMSDC)虽可以改善系统均流性能和母线电压偏差，但是系统运行时在电流分段点处会出现不均流现象，为了解决分段点不均流问题提出了一种连续负荷条件下直流微网的改进分段下垂控制系统及方法。利用模块之间的相互通信实现电流信息共享，在本地变换器模块中计算出平均电流值将其与电流分段点(Iset1、Iset2)相比较，确定模块的工作的区间，解决连续变化负荷区间分段点处系统的均流问题，同时加入滞回控制消除区间分段点处平均电流扰动对系统的不利影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有分段多斜率下垂控制策略在电流分段点处系统不均流的情况，提供了一种改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法及系统；本专利技术尤其考虑在现有分段多斜率下垂控制策略中加入通信环节和滞回控制，利用通信总线共享各模块的电流信息，在本地控制器中计算平均电流，通过滞回控制消除平均电流在分段点处的扰动，根据平均电流作为负荷分区的判断条件，改善电流分段点处系统的均流性能。为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：本专利技术的改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制系统的方法，在直流微网控制系统中加入通信环节，利用通信总线共享各模块的电流信息，在本地控制器中计算平均电流，通过滞回控制消除平均电流在电流分段点处的扰动，将平均电流作为负荷分区的判断条件，进而改善电流分段点处系统的均流性能，完善现有分段多斜率下垂控制策略。本专利技术的改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制系统的方法，其步骤为：步骤1、采集各个模块的输出电流ioj分别发送到通信环节的通信总线上，每个模块接收通信总线上的电流信息，传输至本地控制器，求出输出电流平均值Iavg；步骤2、在本地控制器上加入滞回控制，对电流平均值Iavg进行条件判断，分段电流与滞回宽度设定值满足条件输出滞回控制后电流参数Ioz，消除电流分段点处的平均电流扰动对系统的影响；步骤3、根据步骤2所得的电流参数Ioz，判断Ioz的取值是为控制器中三段负荷区设定标志参数A、B或者C，选择对应负荷区的VC-iMSDC控制算法。进一步的，所述步骤2中根据滞回控制在电流分段点处的滞回特性，设定电流分段点和负荷分区，包括：1)负荷电流持续增加时，设置电流分段点为Iset1+1/2D；负荷分区表示为当平均电流Iavg＜Iset1+1/2D，属于轻载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数A；Iset2+1/2D≤Iavg≤Iset2+1/2D，属于额定负荷区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数B；Iavg＞Iset2+1/2D，属于重载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数C；2)负荷电流持续下降时，设置电流分段点为Iset-1/2D；负荷分区表示为当平均电流Iavg＜Iset1-1/2D，属于轻载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数A；Iset2-1/2D≤Iavg≤Iset2-1/2D，属于额定负荷区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数B；Iavg＞Iset2-1/2D，属于重载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数C；式中，Iavg为上述步骤1计算得到平均电流；Iset1为改进前额定负荷区分段电流设定点；Iset2为改进前重载区分段电流设定点；D为滞回宽度。进一步的，所述滞回控制D，设定为0.1倍额定输出电流，其中滞回控制环宽选择太小，不足以消除电流扰动的干扰，选择太大，一定程度上延长了负荷区间的长度，不利于系统的电压补偿。。进一步的，所述步骤3中对应负荷区的VC-iMSDC控制算法设计为：轻载区控制方程为：Voj＝Vrefj-Ioj(Rdj+R1j)额定负载区控制方程为：Voj＝Vrefj-Ioj(Rdj+R1j)-k1(Iavg-Iset1)+△vref1重载区控制方程为：Voj＝Vrefj-Ioj(Rdj+R1j)-k2(Iavg-Iset2)+△vref2控制方程中：Voj为第j个变换器输出电压；Vrefj为系统参考电压；Rdj为下垂系数；R1j为线路电阻；Iset1为额定负荷区分段电流设定点；Iset2为重载区的分段电流设定点；△vref1为额定负荷区参考电压补偿值；△vref2为重载区参考电压补偿值；k1为额定负荷区分段系数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法，其特征在于：在微源模块输出电流传输本地控制器过程加入通信环节和滞回控制，保证在根据负荷轻重情况将负荷电流分区段时，负荷电流在分段点处系统的均流性能，消除电流扰动在分段点处的影响。

【技术特征摘要】
1.一种改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法，其特征在于：在微源模块输出电流传输本地控制器过程加入通信环节和滞回控制，保证在根据负荷轻重情况将负荷电流分区段时，负荷电流在分段点处系统的均流性能，消除电流扰动在分段点处的影响。2.根据权利要求1所述的改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法，其步骤为：步骤1、采集各个模块的输出电流ioj分别发送到通信环节的通信总线上，每个模块接收通信总线上的电流信息，传输至本地控制器，求出输出电流平均值Iavg；步骤2、在本地控制器上加入滞回控制，对电流平均值Iavg进行条件判断，满足条件输出滞回控制后电流参数Ioz；步骤3、根据步骤2所得的电流参数Ioz，判断Ioz的取值是为控制器中三段负荷区设定标志参数A、B或者C，选择对应负荷区的VC-iMSDC控制算法。3.根据权利要求2所述的改进连续负荷条件下直流微网分段下垂控制的方法，其特征在于：所述步骤2中根据滞回控制在电流分段点处的滞回特性，设定电流分段点和负荷分区，包括：1)负荷电流持续增加时，设置电流分段点为Iset1+1/2D；负荷分区表示为当平均电流Iavg＜Iset1+1/2D，属于轻载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数A；Iset2+1/2D≤Iavg≤Iset2+1/2D，属于额定负荷区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数B；Iavg＞Iset2+1/2D，属于重载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数C；2)负荷电流持续下降时，设置电流分段点为Iset-1/2D；负荷分区表示为当平均电流Iavg＜Iset1-1/2D，属于轻载区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数A；Iset2-1/2D≤Iavg≤Iset2-1/2D，属于额定负荷区，在滞回控制中输出电流参数Ioz记为标志参数B...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宿城，李中鹏，刘晓东，方炜，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34