[发明专利]一种微网双向DC/DC变化下垂系数的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种微网双向DC/DC变化下垂系数的控制方法。

背景技术

随着全球化石能源枯竭供应紧张、气候形势严峻，世界各国都认识到了发展新能源的重要性。预计在2014年全球光伏新增装机量将达到43GW，我国将达到14GW，分布式发电约为8GW左右。

新能源发电多数采用交流汇集方案，即新能源发电经过电力电子设备，汇集到低压交流母线，最终通过升压变压器连接到交流配电网。但采用此种方案，存在以下问题：(1)新能源发电直流电压被逆变成交流电压过程中，新能源发电的效率降低，交流传输也会产生线路损耗，从而导致发电系统成本的增加；(2)分布式电源与系统直接相连，分布式电源与系统耦合较强，分布式电源侧或系统侧故障相互影响，导致故障扩大化；(3)输送相同的功率，交流电缆造价高，与直流电缆相比，交流电缆运行时存在电阻损耗外，还有绝缘中的介质损耗以及磁感应损耗，年运行费用高。

相比之下直流汇集系统具有以下优点：(1)直流汇集方案将分布式电源与系统之间存在直流隔离和缓冲，对电源测、系统侧电能质量、故障问题形成有效隔离与控制；(2)无集肤效应，直流电源线提供了更强带载能力，直流微网比交流微网抗扰性更好，而且在基础设施的投资上花费较少；(3)直流汇集不需要对电压的相位和频率进行跟踪，可控性和可靠性大大提高，因而更加适合分布式电源与负载的接入；(4)直流电在传输过程中不需要考虑线路的涡流损耗和线路吸收的无功能量，线路损耗得到降低。

目前直流汇集系统中母线电压控制主要有主从控制、下垂控制两种。主从控制，是将一个储能单元作为主单元采用恒压控制，其余储能单元作为从单元采用恒流控制。采用主从控制可以根据所有储能单元总直流母线电流对各从储能单元输出进行调节，控制精度高，且各储能单元不会出现环流，但采用该控制策略则系统无法采用冗余控制，若主储能单元发生故障则整个系统无法正常工作。

下垂控制，各储能单元均做恒压控制。采用下垂控制不需要通信线的连接，简化了系统结构，易实现冗余控制，扩容简单方便。但是由于直流电压给定值需经下垂控制器校正，会使直流母线电压有一定偏差。当下垂控制系数较小时直流母线电压偏差较小，但调节速度较慢，动态性能较差；当下垂控制系数较大时调节速度快，系统动态性能好，但直流母线电压偏差较大，特别是当功率流动较大时电压会更为明显。并且一旦下垂控制系数确定后各储能单元充放电功率比例即确定，无法再次进行调节。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出一种微网双向DC/DC变化下垂系数的控制方法，采用变系数下垂控制控制策略以恒定母线电压；在传统下垂控制的基础之上根据母线电压偏差以及储能系统自身容量不断调节下垂系数，当母线电压偏差较小即系统内功率流动较小时增大下垂系数提高系统动态性能，当母线电压偏差较大即系统内功率流动较大时减小下垂控制系数，以减小母线电压偏差；通过对各储能单元下垂系数的调节从而控制其充放电功率大小，以提高各储能单元的利用率，使整个系统能够长期安全稳定的运行；有效解决了下垂控制中DC/DC输出功率无法在线调节的问题，提高了直流汇集系统的动态性能、稳态性能，减小了储能单元间环流。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种微网双向DC/DC变化下垂系数的控制方法，所述方法包括：

(1)检测输出侧的直流母线电压U_dc和直流母线电流I_dc；

(2)将所述直流母线电压U_dc、直流母线电流I_dc、直流母线电压设定值和下垂系数初始值k₀输入直流母线下垂控制器中；

(3)将所述直流母线电压U_dc与直流母线电压设定值进行比较，确定DC/DC工作区域，并调节各区域下垂系数；

(4)计算DC/DC输出电压参考值U_{dc_ref}；

(5)将所述输出电压参考值U_{dc_ref}与直流母线电压U_dc的差值送入直流电压PI调节器，直流母线电流环的给定值

(6)比较所述和直流母线电流I_dc，差值输入直流电流PI调节器，并将输出作为PWM的给定值；

(7)生成PWM波，用于控制IGBT的导通和关断，以实现DC/DC的恒压控制。