一种带储能设备的直流微网群系统及其分层控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带储能设备的直流微网群系统及其分层控制方法。带储能设备的直流微网群系统，包括3个直流子微网，分别命名为A号子微网、B号子微网、C号子微网。A号子微网中包含3个BUCK变换器、3个输入电压源，B号子微网中包含3个BOOST变换器、3个输入电压源，C号子微网包含2个双向DC/DC变换器、2个储能设备。本发明专利技术的分层控制方法可以分为两层，其中顶层为直流子微网间的协调控制，该层的目的是为了给底层控制提供电流参考值和下垂系数参考值；A号子微网和B号子微网的底层控制均包含母线电压补偿控制、下垂系数补偿控制、下垂控制、电压单闭环控制，C号子微网的底层控制包含输出电流补偿控制、电感电流单闭环控制。本发明专利技术提出的分层控制方法，实现了不同类型子微网间任意比例的电流分配，提高了直流母线电压的控制精度。

A DC Microgrid Cluster System with Energy Storage Equipment and Its Hierarchical Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种带储能设备的直流微网群系统及其分层控制方法
本专利技术属于电力系统的直流微电网控制领域，涉及一种分层控制方法，具体涉及一种基于输出电压补偿控制、变下垂系数控制、子微网输出电流比例协调控制的控制方法及应用该方法控制的一个直流微网群系统。
技术介绍
随着大量可再生新能源的接入，微电网的概念被提出。微电网可以被分为交流微电网和直流微电网。与交流微电网相比，直流微网可提高变流器的利用率并减少损耗，有利于各微源间的优势互补与协调控制，且直流系统不存在相位同步、谐波和无功损耗等方面问题，因此直流微电网已经成为微电网技术新的研究方向。直流微电网规模一般比较小，负荷波动及外部干扰比较频繁。为实现多种分布式发电接入和用户侧高效可靠供电，可计划性的将直流微电网划分为多个子微网。通过直流母线将地理位置相近的直流子微网根据相应控制策略连接，形成直流微电网群。各直流子微网互为备用，有效提高了微电网的稳定性和可靠性。因此，需要根据直流微电网结构，研究直流子微网之间的协调控制，以确保微电网在不同运行状态下都能够稳定可靠供电。授权公告号为CN201610897833.1的中国专利，提出了一种微网群架构及其自主协本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带储能设备的直流微网群系统，其特征在于，包括3个直流子微网，这3个直流子微网分别命名为A号子微网、B号子微网、C号子微网，A号子微网中包含3个BUCK变换器，这3个BUCK变换器分别命名为#1变换器、#2变换器、#3变换器，3个BUCK变换器的输入电压源的电压值互不相同，输出线路的电阻值互不相同；B号子微网中包含3个BOOST变换器，这3个BOOST变换器分别命名为#4变换器、#5变换器、#6变换器，3个BOOST变换器的输入电压源的电压值互不相同，输出线路的电阻值互不相同；C号子微网包含2个双向DC/DC变换器，这两个双向DC/DC变换器分别命名为#7变换器、#8变换器，双向DC/D...

【技术特征摘要】
1.一种带储能设备的直流微网群系统，其特征在于，包括3个直流子微网，这3个直流子微网分别命名为A号子微网、B号子微网、C号子微网，A号子微网中包含3个BUCK变换器，这3个BUCK变换器分别命名为#1变换器、#2变换器、#3变换器，3个BUCK变换器的输入电压源的电压值互不相同，输出线路的电阻值互不相同；B号子微网中包含3个BOOST变换器，这3个BOOST变换器分别命名为#4变换器、#5变换器、#6变换器，3个BOOST变换器的输入电压源的电压值互不相同，输出线路的电阻值互不相同；C号子微网包含2个双向DC/DC变换器，这两个双向DC/DC变换器分别命名为#7变换器、#8变换器，双向DC/DC变换器的输入端为储能设备，输出线路的电阻值互不相同；A号子微网、B号子微网、C号子微网均通过开关与直流母线相连，且子微网与直流母线间线路的电阻值互不相同，两个纯电阻负载并联在直流母线上，由开关控制其开通和关断。2.带储能设备的直流微网群系统的分层控制方法，其特征在于，可以分为两层，其中顶层控制为直流子微网间的协调控制，该层的目的是为了给底层控制提供电流参考值和下垂系数参考值，从而协调3个不同类型的子微网，使它们可以按照设定的比例向直流母线注入功率；A号子微网和B号子微网的底层控制基本一致，包含有直流母线电压补偿控制、下垂系数补偿控制、下垂控制、电压单闭环控制，C号子微网由于内部的变换器为双向DC/DC变换器，所以它的底层控制与另外两个子微网完全不同，C号子微网的底层控制包含输出电流补偿控制、电感电流单闭环控制。3.带储能设备的直流微网群系统的分层控制方法，其特征在于，可以分为以下步骤：S1、读取A号子微网中三个直流变换器的电容电压采样值、输出电流采样值、A号子微网总输出电流采样值、直流母线电压采样值，其中#1变换器的电容电压为u1，输出电流为I1；#2变换器的电容电压为u2，输出电流为I2；#3变换器的电容电压为u3，输出电流为I3；A号子微网总输出电流为IA，直流母线电压值为VAbus；S2、对A号子微网进行直流母线电压补偿控制，将直流母线电压参考值uref减去直流母线电压值VAbus，将偏差量输入XA号PI控制器，得到A号子微网的直流母线电压补偿值uaddA，uref叠加上uaddA即可得到电压补偿控制后的电压参考值uAref_res；S3、对A号子微网的直流变换器进行下垂系数修正控制，#1变换器的下垂系数不需要进行修正控制，其下垂系数K1固定为常数K0；#2变换器的输出电流I2减去#1变换器的输出电流I1，将偏差量输入Y2号PI控制器，得到#2变换器的下垂系数修正量Kadd2，常数K0叠加上Kadd2得到#2变换器的下垂系数K2；#3变换器的输出电流I3减去#1变换器的输出电流I1，将偏差量输入Y3号PI控制器，得到#3变换器的下垂系数修正量Kadd3,常数K0叠加上Kadd3得到#3直流变换器的下垂系数K3；S4、对A号子微网进行下垂控制，将电压补偿控制后的电压参考值uAref_res减去下垂系数K1与输出电流I1的乘积，得到#1变换器的电压环参考值uloop1；将uAref_res减去下垂系数K2与输出电流I2的乘积，得到#2变换器的电压环参考值uloop2；将uAref_res减去下垂系数K3与输出电流I3的乘积，得到#3变换器的电压环参考值uloop3；S5、对A号子微网进行电压闭环控制，将S4得到的电压内环参考值uloop1减去u1，差值输入Z1号PI控制器，得到控制结果out1，该控制结果送入ePWM1模块，进行PWM调制，得到PWM1信号，PWM1用于控制#1变换器中的开关管VT1的开通和关断；将电压内环参考值uloop2减去u2，差值输入Z2号PI控制器，得到控制结果out2，该控制结果送入ePWM2模块，进行PWM调制，得到PWM2信号，PWM2用于控制#2变换器中的开关管VT2的开通和关断；将电压内环参考值uloop3减去u3，差值输入Z3号PI控制器，得到控制结果out3，该控制结果送入ePWM3模块，进行PWM调制，得到PWM3信号，PWM3用于控制#3变换器中的开关管VT3的开通和关断；S6、进行直流微网群协调控制，读取子微网输出电流分配比例设定值，其中A号子微网输出电流占总电流的比例设定值为pA，B号子微网输出电流占总电流的比例设定值为pB，C号子微网输出电流占总电流的比例设定值为pC，读取各变换器的开关状态S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，得到A号子微网中处于接入状态的变换器数目为nA，nA等于S1、S2、S3之和，得到B号子微网中处于接入状态的变换器数目为nB，nB等于S4、S5、S6之和，得到C号子微网中处于接入状态的变换器数目为nC，nC等于S7、S8之和，计算K1*S1+K2*S2+K2*S2的值，并将该值除以A号子微网中处于接入状态的变换器数目nA，即可得到B号子微网的下垂系数参考值Kref；将A号子微网输出电流IA乘以pB/pA再除以nB，即可得到B号子微网的电流参考值IBref；将A号子微网输出电流IA乘以pC/pA再除以nC，即可得到C号子微网的电流参考值ICref；S7、读取B号子微网中三个直...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩杨，李路桥，蔺向阳，宁星，王丛岭，杨平，熊静琪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51