[发明专利]用于直流光储变换器的虚拟直流电机自适应控制方法

说明书

用于直流光储变换器的虚拟直流电机自适应控制方法，具体为：为提高直流微电网的惯性，在直流微电网储能装置的变换器中引入虚拟直流电机控制，提高直流微电网的稳定性；虚拟直流电机控制的转动惯量J是固定值，无法发挥该控制的灵活性；为在VDCM控制中加入转动惯量J的自适应控制，分析了J的变化对VDCM控制效果的影响，引入合适的隶属度函数和模糊控制规则，使J随着直流母线电压变化而自适应改变，减小直流母线电压的波动；通过对J的自适应模糊控制，在母线电压变化较大时采用较小的J，加快母线电压恢复；在母线电压变化较小时采用较大的J，提高直流微电网的稳定性。

技术领域

本发明属于变换器控制技术领域，具体涉及用于直流光储变换器的虚拟直流电机自适应控制方法。

背景技术

随着化石能源的短缺以及环境问题的日益严峻，以新能源发电为主的分布式发电技术得到了广泛关注。相比交流微电网，直流微电网更适合大规模的新能源接入，且可以减少成本、降低损耗、提高可控性和可靠性、无频率相位等问题，其发展前景也日益广阔。

但在直流微电网中，各分布式单元均通过缺少惯性和阻尼的电力电子变换器接入公共母线，当微电网内的分布式电源发生波动，以及负载功率发生突变时，均会对直流母线电压造成较大影响，严重影响电能质量，不利于直流微电网的稳定运行。因此，通过控制技术提高直流微电网的惯性，减小母线电压的波动对直流微电网的稳定运行具有重要意义。

目前，虚拟惯性的研究主要应用于交流微电网中逆变器控制方面，如虚拟同步机(VSG)，而关于提高直流微电网动态稳定性的相关研究较少，主要集中在附加惯性控制、虚拟电容控制和虚拟直流电机控制三个方面，其中虚拟电容控制虽然能使母线电压平滑，但是其计算很繁琐，且以上方法的控制策略中的参数为恒定值，无法充分发挥直流微电网的灵活性。与传统虚拟同步机不同，虚拟直流电机控制可以通过加入模糊控制改变参数J，灵活调整直流微电网的惯性，根据负载变化的需要调整虚拟惯性大小，充分利用虚拟直流电机的灵活性，进一步提升系统控制效果。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供用于直流光储变换器的虚拟惯性自适应模糊控制方法，应用于光储变换器的虚拟直流电机控制，利用了模糊控制可使参数连续变化的特点，使得虚拟惯性不会发生突变，从而提高了自适应控制的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，用于直流光储变换器的虚拟直流电机自适应控制方法，包括以下步骤：

步骤1，在储能装置变换器的传统双闭环PI控制中引入虚拟直流电机控制(virtual DC machine,VDCM)；

步骤2，分析负载波动时虚拟转动惯量的响应情况，找出不同电压波动下最佳的转动惯量J；

步骤3，将模糊逻辑控制引入到VDCM中，得到转动惯量自适应调节的虚拟直流电机控制(adaptive virtual DC machine,AVDCM)。

所述的步骤1，具体做法是：

步骤1.1，建立储能接口变换器的模型，并与直流电机的模型进行对比，建立虚拟直流电机模型；

储能接口的双向Buck-Boost变换器等效为一个二端口网络，前端接蓄电池储能装置，后端接直流母线；其等效的二端口网络与直流电机的等效模型相似，可模拟直流电机所具有的特性；

步骤1.2，针对直流微电网母线电压的稳定控制，以储能接口变换器为控制对象，在双闭环恒压控制中加入VDCM环节，以提升直流母线电压的动态稳定性；

其中直流电动机的机械转动方程如式(1)所示：