[发明专利]一种直流微电网分布式二层控制方法

权利要求书

1.一种直流微电网分布式二层控制方法，该直流微电网由包含控制器、变换器构成的分布式电源构成，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1，根据各分布式电源的控制器本地采样得到的输出电流和输出电压，计算对应的变换器状态表征量；

S2，在各分布式电源的控制器之间建立分布式通信网络，使用一致性算法估计出步骤S1所得出的变换器状态表征量的全局平均值；

S3，将估计出的变换器状态表征量的全局平均值以及额定电压、分布式电源的输出电流和下垂系数输入到二层控制器中，二层控制器的输出作为偏移量，对分布式电源的下垂控制特性曲线进行偏移，得到分布式电源的参考电压；

S4，根据步骤S3得到的参考电压，进行电压电流双环控制，得到分布式电源的变换器的占空比信号，实现直流微电网的平均电压恢复以及各分布式电源的输出电流分配。

2.根据权利要求1所述的直流微电网分布式二层控制方法，其特征在于，所述步骤S1.根据第i个分布式电源的控制器本地采样得到的输出电流和输出电压，计算对应的变换器状态表征量ζ_i，公式如下：

式中，v_DC，i是第i个分布式电源的输出电压，i_DC，i是第i个分布式电源的输出电流，R_d，i是第i个分布式电源的下垂系数。

3.根据权利要求1所述的直流微电网分布式二层控制方法，其特征在于，所述步骤S2，在各分布式电源的控制器之间建立分布式通信网络，使用一致性算法估计出步骤S1所得出的变换器状态表征量的全局平均值，具体步骤如下：

S2.1设分布式通信网络的节点代表分布式电源，边代表通信链路，估计第i个分布式电源的变换器状态表征量ζ_i的全局平均值ζ_avg，i(k+1)，公式如下：

δ_ij(k+1)＝δ_ij(k)+a_ij·(ζ_avg，j(k)-ζ_avg，i(k)) (3)

式中，ε为一致性算法的步长，δ_ij(k+1)为中间变量，用于存储全局平均值ξ_avg，j(k+1)和ζ_avg，i(k+1)的累计差别，a_ij为分布式网络中节点i和节点j的通信权重；

S2.2根据通信网络的拓扑，将一致性算法的通信权重设置如下：

式中，N_i表示与第i个分布式电源相邻的分布式电源集合；

S2.3根据通信网络的拓扑，将一致性算法的步长设置如下：

式中，λ_i(L)为矩阵L的第i大的特征根，L为通信网络的拉普拉斯矩阵，如下所示：

4.根据权利要求1所述的直流微电网分布式二层控制方法，其特征在于，所述步骤S3.计算分布式电源的参考电压，具体步骤如下：

S3.1将变换器状态表征量的全局平均值ξ_avg，i(k+1)，以及额定电压、分布式电源的输出电流和下垂系数输入到二层控制器中：

δv_i＝K_isv∫(V^*-R_d，ii_DC，iζ_avg，i)dt (7)

式中，δv_i为第i个分布式电源的二层控制器的输出，作为其下垂特性曲线的偏移量，K_isv为二层控制器的积分增益，V*为系统的额定电压；

S3.2将分布式电源的下垂控制特性曲线进行偏移，得到分布式电源的参考电压v_ref，i，公式如下：

v_ref，i＝V^*-R_d，ii_DC，i+δv_i。 (8)

5.根据权利要求1所述的直流微电网分布式二层控制方法，其特征在于，所述步骤S4，根据步骤S3得到的参考电压，进行电压电流双环控制，得到分布式电源的变换器的占空比信号，实现直流微电网的平均电压恢复以及各分布式电源的输出电流分配，具体是：

根据步骤S3得出的参考电压值，在一层控制中进行电压和电流双环控制：

i_ref，i＝K_iv∫(v_ref，i-v_Dc，i)dt+K_pv(v_ref，i-v_DC，i) (9)

式中，i_ref，i为电压PI控制器的输出，即参考电流，K_iv和R_pv分别为电压PI控制器的积分增益和比例增益，d_i为占空比信号，V_in为分布式电源的输出电压，即变换器的输入电压，K_ic和K_pc分别为电流PI控制器的积分增益和比例增益；

当一层控制达到稳态时，认为输出电压等于参考电压：

v_DC，i＝v_ref，i (11)

若一致性算法的参数设置合理，达到收敛时，认为各节点估计的状态表征量的全局平均值相等，且等于实际的全局平均值：

当二层控制器达到稳态时，认为输入量为0，即：

V^*-R_d，ii_DC，iζ_avg，i＝0 (13)

由公式(12)和公式(13)，得到：

实现输出电流按比例分配的控制目标；

由公式(12)、公式(13)和公式(14)，得到：

实现平均电压恢复的控制目标。