一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，具体涉及基于DBS(DC Bus Signaling)协调控制方法的改进型分布式自主协调控制方法。主要是通过将直流母线电压信号采样并传输到本地控制器，再根据提出的等效放大规则将采样电压信号进行放大，并以此作为判断依据来进行协调控制。将电压信号等效放大的目的是减小直流母线电压偏置，防止由于实际电压阈值区间较小而导致模式切换信号重复动作的问题，从而影响系统的正常工作。解决了传统DBS协调控制需要直流母线电压有较大偏置的问题，改善了母线电压偏差，提升了直流微电网的供电可靠性和电能质量，可应用于对电能质量要求较高的直流负载场景。

A distributed autonomous coordinated control method for DC microgrid with significantly improved bus voltage deviation

The invention relates to a DC micro grid distributed autonomous coordinated control method which can significantly improve the bus voltage deviation, in particular to an improved distributed autonomous coordinated control method based on the DBS (DC bus signaling) coordinated control method. The main method is to sample and transmit the DC bus voltage signal to the local controller, and then amplify the sampled voltage signal according to the proposed equivalent amplifying rule, which is used as the judgment basis for coordinated control. The purpose of voltage signal equivalent amplification is to reduce the DC bus voltage bias and prevent the repetitive action of mode switching signal due to the small actual voltage threshold range, which affects the normal operation of the system. It solves the problem that the traditional DBS coordinated control needs a large bias of DC bus voltage, improves the bus voltage deviation, improves the power supply reliability and power quality of DC microgrid, and can be applied to DC load scenarios with high requirements for power quality.

【技术实现步骤摘要】
一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法
本专利技术涉及一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，提升了直流微电网的供电可靠性和电能质量，具体涉及直流微电网的各终端单元运行模式切换的控制方法。
技术介绍
随着科技的发展以及化石燃料的逐渐减少，新能源发电的应用越来越受到人们的欢迎。由于新能源大部分都具有随机性，从而导致这些分布式电源存在不稳定性，所以当这些电源大量接入公共大电网时会对大电网形成冲击。为了解决这些存在的问题，使得可再生能源分布式电源能顺利地接入公共大电网，微电网这一概念被人们提出。而直流微电网分布式发电系统由于其没有频率、相位、无功功率等问题且具备高效率和高可靠性等优点，具有广阔的发展前景。本专利技术研究的主要问题针对直流微电网的分布式协调控制，其首要控制目标是维持微源和负载两侧的功率平衡以稳定母线电压，确保有较高电能质量。基于DBS(DCBusSignaling)的直流微电网协调控制方法，以直流母线电压作为控制信号的管理策略，各个接口变换器在本地终端单元分布式控制母线电压。然而传统的DBS控制策略是当母线电压有一定的偏置时才能触发模式切换，且通常母线电压的偏置较大(通常为额定电压的5％)，虽然可以协调系统中各个单元的运行，但不能起到较好地稳定直流母线电压的目的，即电能质量较差，则会影响整个系统运行的稳定性和可靠性。为了解决基于DBS协调控制系统既能实现各单元接口变换器能自主切换运行模式以到达协调控制直流微电网的目的，提升系统动态响应速度的前提下，同时还能解决系统的稳定性和可靠性不足的问题，以及改善电能质量较差的问题，提出了一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法。
技术实现思路
解决的技术问题针对现有技术中的问题，本专利技术提出一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，通过将直流母线电压信号采样传输到控制器中并进行等效放大然后再根据控制策略进行判断，产生控制信号从而实现对直流微电网系统的协调控制。将电压信号等效放大的目的是减小直流母线电压偏置，防止由于实际电压阈值区间较小而导致模式切换信号重复动作的问题，从而影响系统的正常工作。因此，将等效放大后的母线电压采样信号作为判断依据，等同于扩展了母线电压阈值区间，为系统协调运行提供有效的模式切换信号。解决了传统DBS协调控制需要直流母线电压有较大偏置的问题，改善了母线电压偏差，提升了直流微电网的供电可靠性和电能质量。技术方案本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，本方法是基于传统DBS协调控制的改进型控制方法，具体如下：直流微电网系统正常运行时直流母线电压维持在下限为Vmin、上限为Vmax的区间内，若母线电压超过此范围系统将会采取相应的保护措施。为了防止由于实际电压阈值区间较小而导致模式切换信号重复动作的问题，从而影响系统的正常工作，将直流母线电压值采样传输到控制器，在控制器中将直流母线电压值Vbus等效放大并与同样等效放大的电压阈值区间进行比较，若直流母线电压Vbus超过等效放大的阈值区间范围，直流微电网系统切换运行模式。进一步地，关键在于，所述直流微电网系统根据直流母线电压为判断依据并切换运行模式的电压阈值区间从传统DBS协调控制的较大值(通常取额定电压5％)减小到1倍的滞环环宽2VD的大小，即VN–VN-1＝2VD，其中额定电压阈值区间为2倍的滞环环宽即4VD，并且各电压阈值区间是连续的。所述VD为半个滞环环宽，可根据实际情况进行适当取值，例如取传统DBS电压阈值区间长度(额定电压的5％)的1/8～1/10。当直流母线电压Vbus大于额定电压，从电压阈值区间[Vn,Vn+1]增大到大于等于Vn+1+VD时，直流微电网的运行模式从模式n切换到模式n+1；由[Vn+1,Vn+2]或[Vn+1,Vn+1+2VD]减小到小于等于Vn+1–VD时，直流微电网的运行模式又从模式n+1切换回模式n；当直流母线电压Vbus小于额定电压，从电压阈值区间[Vn-1,Vn]减小到小于等于Vn-1–VD时，直流微电网的运行模式从模式n切换到模式n–1；由[Vn-2,Vn-1]或[Vn-1–2VD,Vn-1]增大到大于等于Vn-1+VD时，直流微电网的运行模式又从模式n-1切换回模式n。进一步地，所述直流母线电压根据直流微电网接入单元的需要设置电压阈值区间，电压阈值个数对应了相应直流微电网系统的运行模式；具体分区步骤包括：将直流母线电压Vbus从小到大、从1到N分，分别为[V1–2VD,V1]、N个电压阈值区间，即V1、V2、……VNN个电压阈值，且各电压阈值区间是连续的，N为不小于3的正整数且为奇数，其中第个电压阈值区间(电压阈值)为额定工作区间(额定电压)。每个电压阈值区间的区间长度为1倍的滞环环宽2VD，直流微电网正常运行的下限Vmin距离第1个电压阈值区间为2倍的滞环环宽2VD，即V1–2VD–Vmin＝4VD，上限Vmax距离第n个电压阈值区间为2倍的滞环环宽2VD，即Vmax–(VN+2VD)＝4VD。上述的控制策略及电压分区减小了直流微电网的母线电压偏差。进一步地，所述直流母线电压采样信号的等效放大规则包括：Vbus'＝(Vbus-Vmin)×k其中Vbus'为等效放大后的母线电压信号；Vbus为母线电压信号；Vmin为系统正常运行的母线电压下限；k为等效放大系数；k一般取值为Vrated×η为传统DBS控制的直流母线电压最小偏置，即一个电压阈值区间长度，η通常为5％；2VD为新型协调控制的一个电压阈值区间，则等效电压阈值区间是传统DBS控制电压阈值区间的1到2倍之间。进一步地，所述电压阈值的等效放大规则包括：V1'＝(V1-Vmin)×kV2'＝(V2-Vmin)×kVN'＝(VN-Vmin)×kVmin'＝0Vmax'＝(Vmax-Vmin)×k则，当Vbus'＝(Vbus-Vmin)×k＜0时或当Vbus'＞Vmax'时，直流微电网系统将进入保护模式。进一步地，控制系统包括直流母线电压采样器以及各终端单元的本地控制器；本地控制器包括微源本地控制器或负载本地控制器。所述直流母线电压采样器将采集到的直流母线电压信号传输到本地控制器，通过本地控制器将电压信号按照等效放大规则进行信号放大，再将等效放大后的信号与等效放大后的电压阈值进行比较后进行判断；从而产生控制信号以到达控制系统运行模式的目的。所述本地控制器中预设如下控制程序：当直流母线电压等效放大信号Vbus'大于等效额定电压，从电压阈值区间[Vn',Vn+1']增大到大于等于Vn+1'+kVD时，本地控制器产生使直流微电网系统从运行模式n切换到运行模式n+1的信号；由[Vn+1',Vn+2']或[Vn+1',Vn+1'+2kVD]减小到小于等于Vn+1'–kVD时，本地控制器又产生使直流微电网系统从运行模式n+1切换回运行模式n的信号。当直流母线电压等效放大信号Vbus'小于等效额定电压，从电压阈值区间[Vn-1',Vn']减小到小于等于Vn-1'–kVD时，本地控制器产生使直流微电网系统从运行模式n切换到运行模式n–1的信号；由[Vn-2',Vn-1']或[Vn-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，其特征在于：直流微电网系统正常运行时直流母线电压维持在下限为Vmin、上限为Vmax的区间内，将直流母线电压值采样传输到控制器，在控制器中将直流母线电压值Vbus等效放大并与同样等效放大的电压阈值区间进行比较，若直流母线电压Vbus超过等效放大的阈值区间范围，直流微电网系统切换运行模式。

【技术特征摘要】
1.一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，其特征在于：直流微电网系统正常运行时直流母线电压维持在下限为Vmin、上限为Vmax的区间内，将直流母线电压值采样传输到控制器，在控制器中将直流母线电压值Vbus等效放大并与同样等效放大的电压阈值区间进行比较，若直流母线电压Vbus超过等效放大的阈值区间范围，直流微电网系统切换运行模式。2.根据权利要求1所述的一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，其特征在于：所述直流微电网系统根据直流母线电压为判断依据并切换运行模式的电压阈值区间减小到1倍的滞环环宽2VD的大小，即VN–VN-1＝2VD，所述VD为半个滞环环宽，其中额定电压阈值区间为2倍的滞环环宽即4VD，并且各电压阈值区间是连续的；当直流母线电压Vbus大于额定电压，从电压阈值区间[Vn,Vn+1]增大到大于等于Vn+1+VD时，直流微电网的运行模式从模式n切换到模式n+1；由[Vn+1,Vn+2]或[Vn+1,Vn+1+2VD]减小到小于等于Vn+1–VD时，直流微电网的运行模式又从模式n+1切换回模式n；当直流母线电压Vbus小于额定电压，从电压阈值区间[Vn-1,Vn]减小到小于等于Vn-1–VD时，直流微电网的运行模式从模式n切换到模式n–1；由[Vn-2,Vn-1]或[Vn-1–2VD,Vn-1]增大到大于等于Vn-1+VD时，直流微电网的运行模式又从模式n-1切换回模式n。3.根据权利要求2所述的一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，其特征在于：所述直流母线电压根据直流微电网接入单元的需要设置电压阈值区间，电压阈值个数对应了相应直流微电网系统的运行模式；具体分区步骤包括：将直流母线电压Vbus从小到大、从1到N分，分别为N个电压阈值区间，即V1、V2、……VNN个电压阈值，且各电压阈值区间是连续的，N为不小于3的正整数且为奇数，其中第个电压阈值区间为额定工作区间；每个电压阈值区间的区间长度为1倍的滞环环宽2VD，直流微电网正常运行的下限Vmin距离第1个电压阈值区间为2倍的滞环环宽2VD，即V1–2VD–Vmin＝4VD，上限Vmax距离第n个电压阈值区间为2倍的滞环环宽2VD，即Vmax–(VN+2VD)＝4VD。4.根据权利要求1所述的一种能显著改善母线电压偏差的直流微电网分布式自主协调控制方法，其特征在于：所述直流母线电压采样信号的等...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宿城，李响，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