[发明专利]一种直流微电网分布式二层控制方法

说明书

一种直流微电网分布式二层控制方法，包括各分布式电源的控制器根据采样的电压和电流计算出一个变换器状态表征量；在各分布式电源的控制器之间构建分布式的通信网络，各控制器通过一致性算法估计出变换器状态表征量的全局平均值；将全局平均值和电压参考值以及电流采样值输入到二层控制器中，二层控制器的输出量作为分布式电源的下垂特性的偏移量，调整分布式电源的参考电压；参考电压进行电压电流双环控制，最终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精确分配。本发明简化了二层控制器的结构，只需要通过分布式网络交互一个变换器状态表征量、使用一个积分控制器即可实现平均电压恢复和电流精确分配。

技术领域

本发明属于直流微电网运行控制领域，具体地说，涉及一种直流微电网分布式二层控制方法。

背景技术

微电网是一种包含了分布式电源、储能系统和负载的小型电力系统，其被广泛地认为是一种新能源的高效利用形式。相对于交流微电网，直流微电网避免了频率调节、相位同步和无功功率管理方面的问题；直流负载和储能能更方便地接入直流微电网，通常能够获得更高的系统效率。由于这些理想的特性，无论对于陆地的小型电力系统或是对于海洋、飞机上的电力系统来说，直流微电网都是一种高效的组网形式。

在直流微电网中通常采用分层控制来实现相应的控制目标。其中一层控制用于控制输出电压、输出电流以及通过下垂控制实现分布式电源之间的初步的电流分配。下垂控制不需要通信链路，仅依赖于本地采样的信息，通过引入一个虚拟阻抗调整参考电压，实现分布式电源之间的初步电流分配。二层控制则用于处理下垂控制引起的电压偏差，以及提高输出电流的分配精度。目前在二层控制的实现方式中，一般存在集中式控制和分布式控制两种实现方式。在集中式控制中，一个中央控制器负责采集系统的信息并向各分布式电源发出控制指令，因此如果中央控制器或某条通信链路出现故障，就会影响到整个系统的稳定运行。而分布式控制方式就是在分布式电源之间建立分布式的通信网络，仅通过相邻分布式电源的互相通信来估计出平均电压、平均电流等全局平均值，从而实现微电网层面的控制目标，如电压恢复和电流分配等。因此，在分布式的控制架构下，个别分布式电源或通信链路的故障不会对系统的稳定运行造成影响。

在分布式二层控制中，一般分别设置独立的控制器实现电压恢复和电流分配两个控制目标，即二层控制中存在并联的两个控制器，一个是电压恢复控制器，一个是电流分配控制器。但对于并联的控制器，难以设计其参数来改善动态性能；且这样的控制架构同时需要通信电压和电流两个量。若通过一个控制器以及一个通信变量同时实现两个控制目标，就可以更方便地进行控制参数的设计，同时减小通信链路的负担。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种直流微电网分布式二层控制方法。首先，各分布式电源根据本地采样的电压和电流计算出本地的变换器状态表征量；然后，各分布式电源通过分布式通信网络交互该状态表征量，使用一致性算法估计出状态表征量的全局平均值；然后，各分布式电源将该状态表征量的平均值以及额定电压、采样电流输入到二层控制器中，以二层控制器的输出作为偏移量，对下垂特性曲线进行偏移，得到新的参考电压。

本发明的技术解决方案如下：

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，其特点在于，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；