[发明专利]一种直流微电网稳定控制方法

说明书

直流微电网中，DC/DC变换器的输入电压、输出电流和参考电压的扰动对直流微电网母线电压的稳定性有着不可避免的影响。为了提高微电网的抗扰性，本专利提出一种基于无源判据的改进控制策略，即一种直流微电网稳定控制方法；该控制策略在PI控制器基础上加入一阶高通滤波器(即准PID控制器)，分别保证输入电压和参考电压到输出电压的无源性；在准PID控制器的输出侧叠加一个输出电流反馈环，从而确保输出电流到输出电压也即输出阻抗的无源性。因此，本发明通过输入电压、输出电流和参考电压到输出电压的无源性即保障了直流微电网总线电压在这三种扰动下的稳定性，并搭建了光储直流微电网仿真验证了所提出策略的正确性和有效性。

技术领域

本发明涉及一种直流微电网稳定控制方法。

背景技术

随着直流电源、储能电池和直流耦合负载的广泛应用，直流微电网以其高效率、强鲁棒性和低谐波等方面的突出优势，在可再生发电系统中有广阔的应用前景。而恒功率负载(Constant Power Load，CPL)单元或者表现恒功率负载特性的储能单元(EnergyStorage System，ESS)容易导致直流微电网不稳定，故直流微电网的稳定性问题一直以来都是提高其性能的重点难题。

阻抗匹配判据是目前直流微电网常用的一种稳定性分析方法，在保证每个子系统的稳定性的前提下，通过阻抗幅值比条件解决了独立子系统级联带来的稳定性问题，提供了一种处理直流微电网小信号稳定性的简单方法。然而，阻抗匹配判据是在假定了功率方向的前提下实现稳定性分析，当系统因为运行模式的改变而改变源和负载的角色时，即功率方向改变时，原来的判定条件已经不再适用，例如储能模块充放电模式切换时。

基于无源理论的稳定性分析方法无需预先规定子模块的角色，解决了阻抗匹配判据不适用于功率方向改变的情况。有文献提出了基于无源的稳定性判据(Passivity-BasedStability Criterion，PBSC)，通过引入正前馈控制使得系统无源，解决了采用Middlebrook判据带来的人为保守性和ESAC判据对元件分组敏感等稳定性难题。因为上述判据仅考虑了总线阻抗，所以并不能解决其他输入扰动的情况。文献[Y.Gu，W.Li，X.He，“Passivity-Based Control of DC Microgrid for Self-Disciplined Stabilization，”IEEE Trans.Power system，vol.30，no.5，pp.2623-2632，Sept 2016.]提出了一种自律稳定的改进无源判据，用以解决可能存在欠阻尼振荡的问题，同时保证变换器的无源性。该文献在经典PI控制方法的基础上加入了电压前馈环，使得系统满足无源准则，但是也仅考虑了输出电流扰动的情况。目前采用的PBSC判据主要通过判断输出阻抗/导纳的无源性来判断系统的无源性。但是在直流微电网中，直流电压的稳定性同时受参考电压、输入电压和输出电流的影响，这意味着必须同时保证参考电压到输出电压是无源的、输入电压到输出电压是无源的、输出电流到输出电压(即输出阻抗)是无源的才能保证母线电压的稳定。

因此，有必要设计一种在输入电压、输出电流和参考电压三种扰动下仍能保持直流微电网总线电压稳定的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直流微电网稳定控制方法，该直流微电网稳定控制方法能有效保障直流微电网稳定运行。

发明的技术解决方案如下：

一种直流微电网稳定控制方法，直流微电网为光储微电网系统，包括4个部分：

(1)作为供电单元的带光伏阵列的Boost变换器；

(2)储能系统，所述的储能系统为带电池的双向Buck/Boost变换器；

(3)直流负载，为带电阻的Buck变换器，为恒功率负载；

(4)电阻负载；