一種直流微電網(wǎng)功率變換器并聯(lián)運(yùn)行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種直流微電網(wǎng)功率變換器并聯(lián)運(yùn)行控制方法，屬于分布式發(fā)電及智 能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了解決分布式電源接入電網(wǎng)的技術(shù)難題，電力系統(tǒng)相關(guān)學(xué)者們提出了微電網(wǎng)的 概念。微電網(wǎng)由分布式微源、能量轉(zhuǎn)換裝置及本地負(fù)載通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我 控制、保護(hù)和管理的局部發(fā)電系統(tǒng)。
[0003] 微電網(wǎng)分為交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)。直流微電網(wǎng)不僅可W方便地接入直流性質(zhì) 的微源，如光伏陣列、燃料電池和超級電容，而且可W增大線路傳輸容量，提高供電可靠性， 降低系統(tǒng)損耗。當(dāng)前，直流負(fù)荷不斷增多，如電動(dòng)汽車、電子負(fù)荷等，為直流微電網(wǎng)的應(yīng)用提 供了發(fā)展機(jī)遇。直流微電網(wǎng)已引起國內(nèi)外學(xué)者及電力工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
[0004] 在目前關(guān)于直流微電網(wǎng)的研究中，較少設(shè)及不同微源發(fā)電量不一、各功率變換器 容量不一致W及不同微源距離直流母線遠(yuǎn)近不同、連接線路長度不一運(yùn)兩種情況。然而在 實(shí)際直流微電網(wǎng)運(yùn)行中，外界環(huán)境條件復(fù)雜多樣，故而研究在上述復(fù)雜運(yùn)行條件下的直流 微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行更具實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種直流微電網(wǎng)功率變換器并聯(lián)運(yùn)行控制方 法，在各功率變換器容量不一致和連接線路電阻不一致的復(fù)雜運(yùn)行條件下，仍可實(shí)現(xiàn)直流 微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，功率變換器的輸出功率可得到精確分配。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種直流微電網(wǎng)功率變換器并聯(lián)運(yùn)行控制方法，所述直流微電網(wǎng)包括直流微源1、 直流微源2、功率變換器1、功率變換器2、連接線路1、連接線路2、直流母線、直流負(fù)荷、充放 電開關(guān)、儲(chǔ)能單元、控制器1、控制器2、儲(chǔ)能單元控制器;所述直流微源1、直流微源2輸出的 直流電能分別經(jīng)所述功率變換器1、功率變換器2進(jìn)行功率變換，兩功率變換器的輸出再分 別經(jīng)所述連接線路1、連接線路2傳送至所述直流母線，為所述直流負(fù)荷供電，所述儲(chǔ)能單元 經(jīng)所述充放電開關(guān)接至所述直流母線;直流微源發(fā)電量或直流負(fù)荷功率發(fā)生突變時(shí)，通過 所述儲(chǔ)能單元控制器控制所述充放電開關(guān)的關(guān)斷，來控制所述儲(chǔ)能單元對所述直流母線的 充放電，進(jìn)而維持所述直流母線電壓穩(wěn)定;所述功率變換器1、功率變換器2分別由所述控制 器1、控制器2控制；
[000引具體控制方法為：
[0009] (1)采集功率變換器1輸出電壓Vdci、功率變換器1輸出電流idci、功率變換器2輸出 電壓Vdc2、功率變換器2輸出電流idc2、連接線路1電流1。1、儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*,并將運(yùn)些電 氣量輸入控制器1進(jìn)行運(yùn)算，得到功率變換器1控制信號，驅(qū)動(dòng)功率變換器1進(jìn)行功率變換； 功率變換器1控制信號的計(jì)算過程如下：
[0010] a、功率變換器I輸出電壓Vdci加上功率變換器2輸出電壓Vdc2，再乘W1/2，得到功率 變換器輸出電壓平均值Vdc_ave;儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*減去功率變換器輸出電壓平均值 Vdc_ave，得到的差值再乘W輸出電壓修正系數(shù)Gpiv,得到輸出電壓修正值Sv;
[001。 b、功率變換器1輸出電流idcl除W電流分配系數(shù)kl得到idcl/kl，功率變換器2輸出電 流ide2除W電流分配系數(shù)k2得到ide2/k2，idel/kl加上ide2/k2，再乘W 1/2，得到功率變換器輸 出電流平均值idc_ave;
[001引C、idcl/kl減去功率變換器輸出電流平均值idc_ave，得到的差值再乘W輸出電流修 正系數(shù)Gpiv，得到輸出電流修正值S i 1 ;
[001引d、儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*加上輸出電壓修正值Sv,再減去輸出電流修正值Sil,得 出的值作為被減數(shù);功率變換器1輸出電流idci乘W輸出電流增益Gipf,再乘W控制器1的下 垂系數(shù)Rdi,得到的乘積作為減數(shù)；被減數(shù)與減數(shù)作差，即為功率變換器1輸出電壓參考值 Vdcl*;
[0014] e、功率變換器1輸出電壓參考值Vdci誠去功率變換器1輸出電壓Vdci,其差值經(jīng)電 壓運(yùn)算，得到電流參考值ic/;
[001引 f、電流參考值ini誠去連接線路1電流inl，其差值經(jīng)電流運(yùn)算，再經(jīng)PWM調(diào)制，即為 功率變換器1控制信號。
[0016] (2)采集功率變換器1輸出電壓Vdci、功率變換器1輸出電流idci、功率變換器2輸出 電壓Vdc2、功率變換器2輸出電流idc2、連接線路視流1。2、儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*,并將運(yùn)些電 氣量輸入控制器2進(jìn)行運(yùn)算，得到功率變換器2控制信號，驅(qū)動(dòng)功率變換器2進(jìn)行功率變換； 功率變換器2控制信號的計(jì)算過程如下：
[0017] g、功率變換器1輸出電壓Vdci加上功率變換器2輸出電壓Vdc2，再乘W1/2，得到功率 變換器輸出電壓平均值Vdc_ave;儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*減去功率變換器輸出電壓平均值 Vdc_ave，得到的差值再乘W輸出電壓修正系數(shù)Gpiv,得到輸出電壓修正值Sv;
[001引h、功率變換器1輸出電流idci除W電流分配系數(shù)ki得到idci/ki，功率變換器2輸出電 流ide2除W電流分配系數(shù)k2得到ide2/k2，idel/kl加上ide2/k2，再乘W 1/2，得到功率變換器輸 出電流平均值idc_ave;
[0019] i、idc2/k2減去功率變換器輸出電流平均值idc_ave，得到的差值再乘W輸出電流修 正系數(shù)Gpiv，得到輸出電流修正值S i2 ;
[0020] j、儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*加上輸出電壓修正值Sv，再減去輸出電流修正值Si2,得 出的值作為被減數(shù);功率變換器2輸出電流idc2乘W輸出電流增益Gipf,再乘W控制器2的下 垂系數(shù)Rd2,得到的乘積作為減數(shù)；被減數(shù)與減數(shù)作差，即為功率變換器2輸出電壓參考值 Vdc2*；
[0021] k、功率變換器2輸出電壓參考值Vdc/減去功率變換器2輸出電壓Vdc2,其差值經(jīng)電 壓運(yùn)算，得到電流參考值ic/;
[002引1、電流參考值ic/減去連接線路2電流1。2,其差值經(jīng)電流運(yùn)算，再經(jīng)P歷調(diào)制，即為 功率變換器2控制信號。
[0023] (3)采集儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*、直流母線電壓Vdc,輸入儲(chǔ)能單元控制器進(jìn)行運(yùn)算， 儲(chǔ)能單元控制器控制充放電開關(guān)的關(guān)斷，具體控制方法為:將Vdc*和Vd。作比較，當(dāng)Vdc*>Vd。 時(shí)，合上充放電開關(guān)為直流母線充電；當(dāng)Vdc*= Vdc時(shí)，斷開充放電開關(guān)；當(dāng)Vdc*< Vdc時(shí)，合上 充放電開關(guān)，直流母線為儲(chǔ)能單元充電。
[0024] 本發(fā)明的有益效果為：
[0025] 1、功率變換器的控制器中，由于輸出電壓修正值、輸出電流修正值參與運(yùn)算，在功 率變換器額定容量不一致的條件下，其各自的輸出功率仍可得到精確分配；
[0026] 2、在不同的連接線路電氣參數(shù)條件下，本發(fā)明仍可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，擴(kuò)大了適用范 圍；
[0027] 3、系統(tǒng)抗干擾能力較強(qiáng)，在系統(tǒng)通信具有較大延時(shí)的情況下仍可穩(wěn)定工作；
[0028] 4、儲(chǔ)能單元與直流母線之間通過充放電開關(guān)的開斷實(shí)現(xiàn)能量的相互傳遞，并維持 直流母線電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)原理簡單、易于操作。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明控制器1控制流程示意圖；
[0031 ]圖3為本發(fā)明控制器2控制流程示意圖；
[0032 ]圖4為直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的簡化模型；
[0033] 圖5為控制器1的控制模型圖；
[0034] 圖6為控制器2的控制模型圖；
[0035] 圖7為系統(tǒng)通信延時(shí)時(shí)間變化時(shí)，控制系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)軌跡圖；
[0036] 圖8為連接線路電阻變化時(shí)，控制系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)軌跡圖；
[0037] 圖9為試驗(yàn)條件下兩功率變換器輸出電壓波形圖；
[0038] 圖10為試驗(yàn)條件下兩功率變換器輸出電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步限定，但不限于此。
[0040] 圖1所示為直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。所述直流微電網(wǎng)包括直流微源1、直流微 源2、功率變換器1、功率變換器2、連接線路1、連接線路2、直流母線、直流負(fù)荷、充放電開關(guān)、 儲(chǔ)能單元、控制器1、控制器2、儲(chǔ)能單元控制器;所述直流微源1、直流微源2輸出的直流電能 分別經(jīng)所述功率變換器1、功率變換器2進(jìn)行功率變換，兩功率變換器的輸出再分別經(jīng)所述 連接線路1、連接線路2傳送至所述直流母線，為所述直流負(fù)荷供電，所述儲(chǔ)能單元經(jīng)所述充 放電開關(guān)接至所述直流母線;直流微源發(fā)電量或直流負(fù)荷功率發(fā)生突變時(shí)，通過所述儲(chǔ)能 單元控制器控制所述充放電開關(guān)的關(guān)斷，來控制所述儲(chǔ)能單元對所述直流母線的充放電， 進(jìn)而維持所述直流母線電壓穩(wěn)定;所述功率變換器1、功率變換器2分別由所述控制器1、控 制器2控制。具體控制方法為：
[0041 ] (1)采集功率變換器1輸出電壓Vdci、功率變換器1輸出電流idci、功率變換器2輸出 電壓Vdc2、功率變換器2輸出電流idc2、連接線路1電流iol、儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*,并將運(yùn)些電 氣量輸入控制器1進(jìn)行運(yùn)算，得到功率變換器1控制信號，驅(qū)動(dòng)功率變換器1進(jìn)行功率變換；
[0042] (2)采集功率變換器1輸出電壓vdci、功率變換器1輸出電流idci、功率變換器2輸出 電壓Vdc2、功率變換器2輸出電流idc2、連接線路視流1。2、儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*,并將運(yùn)些電 氣量輸入控制器2進(jìn)行運(yùn)算，得到功率變換器2控制信號，驅(qū)動(dòng)功率變換器2進(jìn)行功率變換；
[0043] (3)采集儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*、直流母線電壓Vdc，輸入儲(chǔ)能單元控制器進(jìn)行運(yùn)算， 儲(chǔ)能單元控制器控制充放電開關(guān)的關(guān)斷，具體控制方法為:將Vdc*和Vd。作比較，當(dāng)Vdc*>Vd。 時(shí)，合上充放電開關(guān)為直流母線充電；當(dāng)Vdc*= Vdc時(shí)，斷開充放電開關(guān)；當(dāng)Vdc*< Vdc時(shí)，合上 充放電開關(guān)，直流母線為儲(chǔ)能單元充電。
[0044] 圖2為控制器1控制流程示意圖。功率變換器1控制信號的計(jì)算過程如下：
[0045] 曰、功率變換器1輸出電壓Vdci加上功率變換器2輸出電壓Vdc2，再乘W1/2，得到功率 變換器輸出電壓平均值Vdc_ave;儲(chǔ)能單元輸出電壓Vdc*減去功率變換器輸出電壓平均值 Vdc_ave，得到的差值再乘W輸出電壓修正系數(shù)Gpiv,得到輸出電壓修正值Sv;滿足
[0046] b、功率變換器1輸出電流idci除W電流分配系數(shù)ki得到idci/ki，功率變換器2輸出電 流ide2除W電流分配系數(shù)k2得到ide2/k2，idel/kl加上ide2