[0036] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。值得注意的是,下述说明是示意性的,而不是限制本发明的应用范围。
[0037] 如图1所示,实施例的直流微网系统包含两个直流电源,分别通过Boost型变换器、低压电缆接入直流母线。负荷以恒阻型负载模拟接入直流母线。直流微源1、直流微源2的电压分别为24V、12V。Boost型变换器采用下垂控制,电压参考值均为48V,允许工作范围为40~55V;两变换器开关频率均为6kHz,容量为200W。直流母线稳压电容为1800μF。
[0038] 在传统下垂控制策略下启动仿真,4s前系统处于稳定状态,4s时负荷由24Ω增加至12Ω,直流母线电压变化及功率单元输出电流变化如图5、图6所示。在传统下垂控制策略下(4~5s),直流母线电压跌至46.5V,低于额定电压;两变换器输出电流为2.55A、1.34A,与电流分配系数不一致,不能按设定比例输出。为了将直流母线电压恢复至参考值,并将变换器输出电流按设定的系数分配,采用本发明的二次电压调节方法,具体过程如下:
[0039] 1)计算下垂控制一次调节所遗留的直流母线电压偏移量
[0040] ΔUdc=Udc,ref‑Udc=3.1V (1)
[0041] 式中,Udc,ref为直流母线电压参考值,Udc为直流母线电压实际值,ΔUdc为直流母线电压偏移量。
[0042] 2)根据电压调节系数确定各功率单元应承担的直流母线电压调节量,即[0043] ΔUdc,n=ku,n·ΔUdc (2)
[0044] 式中,ku,n为电压调节系数;为ΔUdc,n为电压调节系数功率单元n应承担的直流母线电压调节量。令各电源以相同比例分担直流母线电压调节任务,即ku,1=0.5,ku,2=0.5。那么,功率单元承担的直流母线电压调节量为:ΔUdc,1=ΔUdc,2=1.55V。
[0045] 3)根据功率单元应承担的直流母线电压调节量以及电压灵敏度计算下垂控制电压参考值的增量ΔU′n,ref,即:
[0046]
[0047] 式中, 它表示功率单元的电压参考值微增量所引起的直流母线电压增量。Sn可根据图2及式(4)、式(5)获得。首先,结合图2将直流母线电压表示为:
[0048]
[0049] 进一步地,根据下式确定直流母线电压对下垂控制中电压参考值的一阶偏导数,得到:
[0050]
[0051] 将式(5)回代入式(3),即可得各功率单元下垂控制的电压参考值增量ΔU′1,ref、ΔU′2,ref。
[0052] 4)结合图3,计算各功率单元应输出的负荷电流In:
[0053] In=ki,nIdc (6)
[0054] 式中,ki,n为功率单元的电流分配系数,ki,n在运行中根据运行需求确定,但各系数应满足ki,n∈[0,1],且∑ki,n=1。对于ki,n可以有如下选择依据:
[0055] ①根据DG单元中变换器的容量确定。
[0056] ②根据DG单元当前备用容量确定。
[0057] ③或根据优化调度的结果确定。
[0058] ④以系统所需任意功率比例。
[0059] 实施例中采用方式④确定电流分配系数,分别为:ki,1=2/3,ki,2=1/3。
[0060] 5)为确保电流按设定的电流分配系数输出,整定下垂控制电压参考值新的增量ΔU″n,ref,即:
[0061] ΔU″n,ref=ki,nIdc(rn+mn)+Udc‑ΔU′n,ref‑Un,ref (7)[0062] 式中,Un,ref为下垂控制中的初始电压参考值;rn为第n个功率单元连接至直流母线的线路电阻。按式(7)整定电压参考值增量,即可令各功率单元的输出电流与设定的电流分配系数一致。
[0063] 6)如图4所示,将ΔU′n,ref及ΔU″n,ref叠加至下垂控制中的初始电压参考值,生产新的下垂控制中的电压参考值,即可同时实现对直流母线电压的精准控制及负荷电流的分配。
[0064] 电压控制结果及电流分配结果分别如图5、6中5~7s所示。通过实时调节下垂控制的电压参考值,将直流母线电压恢复至48V,各电源输出电流为2.67A、1.33A,与设定的电流分配系数一致。图5、图6表明,本发明可实现直流母线电压的精准控制及电流的有效分配,且分配结果与电流分配系数一致,不受功率单换流器容量的影响。
[0065] 下垂系数改变时电压控制及电流分配结果如图7、8所示。其中,4s时两功率单元换流器的下垂系数由1V/A、2V/A变为3V/A、5V/A。下垂系数的改变导致直流母线电压发生波动,变换器输出电流与设定的电流分配系数不一致。5s时启动本发明的电压调节方法,通过步骤1)~步骤6)将直流母线电压恢复至48V,并将功率单元的输出电流调节至设定比例。图7图8表明,本发明的电压调节方法具有良好的稳定性,在下垂系数发生变化时仍可实现直流母线电压的精确控制及负荷电流的有效分配。
[0066] 以上实施例用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员可参照上述实施例对本发明的具体实施方式进行修改或等同替换,但这些未脱离本发明范围的任何修改或等同替换,均在申请待批的本发明权利要求保护范围之内。