一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法技术

本发明专利技术属于电力信息技术领域，公开了一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法，直流微网系统包括DG单元、直流线路、公共直流母线以及直流负荷；DG单元由直流电源及Boost型变换器组成，每个DG单元只接入一个DG母线并通过直流线路接入公共直流母线；直流负荷接入公共直流母线。直流微网孤岛运行，采用对等控制模式；对等控制中的DG单元采用下垂控制策略。本发明专利技术采用优化控制确定DG单元下垂控制器的电压参考值，并通过调节下垂控制器的电压参考值同时进行DG直流母线与公共直流母线电压的控制以及负荷电流的分配。本发明专利技术可在全局实现母线电压的高精度控制及负荷电流的准确分配，满足微网系统运行的经济性与稳定性要求。满足微网系统运行的经济性与稳定性要求。满足微网系统运行的经济性与稳定性要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法


[0001]本专利技术属于电力信息
，尤其涉及一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法。

技术介绍

[0002]随着常规能源的短缺和环境问题的日益严峻，可再生能源逐步引起人们的关注。微网以其高效、清洁、扩展性强等优点成为可再生能源利用的有效途径之一。交流微网便于接入现有配电网络；而直流微网更方便为各种直流负载供电，且由于不存在无功功率、频率同步以及谐波等问题，直流微网可提供更高的电能质量和运行效率。
[0003]为保证直流微网的稳定运行，需对其进行有效的能量管理。但电流控制的集中属性与母线电压控制的分散属性之间的固有矛盾，使得直流微网在能量管理尤其是实时能量控制方面存在困难。主从模式与对等模式均适用于直流微网的实时能量控制。主从控制可应用于复杂的微网系统，但采用主从控制的系统中需要容量足够大的主导单元，且系统的稳定运行依赖于主导单元及通讯网络的可靠性。这在一定程度上成为主从控制应用的瓶颈。采用对等控制时，单个电源或通讯线路的故障不会对系统造成大的影响，微网系统运行的可靠性较高。因此，对等控制模式具有较为广泛的应用空间。
[0004]下垂控制技术具有良好的自适应特性，适用于对等模式中的DG单元控制。然而，单一的下垂控制会产生电压偏差及电流分配误差，从而导致母线电压的不稳定及换流器输出电流不均。因此，需要进一步的修正环节。二次电压调节是对下垂控制的改进方案。从实施方法来看，二次调节通过对下垂控制器的参数，即电压参考值或下垂系数的修正来消除或减小一次调节遗留的母线电压偏差或电流分配误差。现有的直流微网二次电压调节方法可以实现直流母线电压的精准控制或负荷电流的准确分配，但难以同时兼顾两者，即：现有的二次电压调节方法不能同时获得母线电压的精准控制与负荷电流的准确分配。U
n

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法,以解决现有的二次电压调节方法不能同时获得母线电压的精准控制与负荷电流的准确分配的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法的具体技术方案如下：
[0007]一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法，所述直流微网系统包括多个DG 单元、直流线路、公共直流母线以及直流负荷；所述DG单元由直流电源及Boost变换器组成，每个DG单元只接入一个DG母线并通过直流线路接入公共直流母线；直流负荷接入公共直流母线；直流微网运行于孤岛模式，采用对等控制；对等控制中的DG单元采用下垂控制策略；所述直流微网二次电压调节方法通过控制DG单元下垂控制器的电压参考值进行各母线电压的控制与负荷电流的分配，具体步骤如下：
[0008]步骤1：检测各DG母线电压及公共直流母线电压，计算各母线电压偏差：
[0009]步骤2：检测DG单元输出电流，计算电流分配误差：
[0010]步骤3：进行运行状态甄别；
[0011]步骤4：构建二次电压调节优化问题的数学模型；
[0012]步骤5：求解上述非线性优化问题，获得各DG单元下垂控制器电压参考值的最优值。
[0013]进一步地，步骤1包括如下具体步骤：
[0014]检测各DG母线电压及公共直流母线电压，计算各DG母线电压偏差：
[0015][0016]ΔU
dc
＝U
dc
‑
U
dc,nom
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0017]上两式中，N为DG母线数量，U1,U2,
…
,U
N
为DG母线电压实际值； U
1,nom
,U
2,nom
,
…
,U
N,nom
为DG母线电压额定值；为DG母线电压偏差组成的集合；U
dc
、 U
dc,nom
为公共直流母线电压实际值及额定值；ΔU
dc
公共直流母线电压偏差。
[0018]进一步地，步骤2包括如下具体步骤：
[0019]检测DG单元输出电流，计算电流分配误差：
[0020][0021]式中，n＝1,
…
,N；I
n
、I
j
分别为DG单元n、j的输出电流；μ
n
为DG单元n的电流分配系数。
[0022]进一步地，步骤3包括如下具体步骤：
[0023]当最大母线电压偏差绝对值大于电压阈值或最大电流分配误差绝对值大于电流阈值时，进行二次电压调节，电压偏差与电流误差判断条件分别为：
[0024][0025]max{|ΔI1|,|ΔI2|,
…
,|ΔI
N
|}＞γ
I
ꢀꢀ
(5)
[0026]其中，γ
U
、γ
I
分别为电压阈值、电流阈值。
[0027]进一步地，步骤4包括如下具体步骤：
[0028]以各DG单元下垂控制器的电压参考值为优化变量，以下垂特性方程、公共直流母线电流平衡方程、线路电压降落方程作为等式约束条件，将线路容量及母线电压上、下限作为不等式约束条件，建立优化问题的数学模型如下：
[0029][0030]st：U
n,ref
‑
k
n
I
n
＝U
n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0031][0032]U
dc
+(k
n
+r
n
)I
n
＝U
n,ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0033]U
dc,low
≤U
dc
≤U
dc,up
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0034]U
n,low
≤U
n
≤U
n,up
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0035][0036]式(6)～(12)中，n＝1,
…
,N；E
total
为系统总计算偏差；ω
I
为电流权重系数；R
load
为公共直流母线负荷的等值电阻；U
dc,up
及U
dc,low
分别为公共直流母线电压的上、下限； U
n,up
及U
n,low
为DG母线n的电压上、下限；为线路n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于优化控制的直流微网二次电压调节方法，所述直流微网系统包括多个DG单元、直流线路、公共直流母线以及直流负荷；所述DG单元由直流电源及Boost变换器组成，每个DG单元只接入一个DG母线并通过直流线路接入公共直流母线；直流负荷接入公共直流母线；直流微网运行于孤岛模式，采用对等控制；对等控制中的DG单元采用下垂控制策略；其特征在于，所述直流微网二次电压调节方法通过控制DG单元下垂控制器的电压参考值进行各母线电压的控制与负荷电流的分配，具体步骤如下：步骤1：检测各DG母线电压及公共直流母线电压，计算各母线电压偏差：步骤2：检测DG单元输出电流，计算电流分配误差：步骤3：进行运行状态甄别；步骤4：构建二次电压调节优化问题的数学模型；步骤5：求解上述非线性优化问题，获得各DG单元下垂控制器电压参考值的最优值。2.根据权利要求1所述的直流微网二次电压调节方法，其特征在于，步骤1包括如下具体步骤：检测各DG母线电压及公共直流母线电压，计算各DG母线电压偏差：ΔU
dc
＝U
dc
‑
U
dc,nom
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)上两式中，N为DG母线数量，U1,U2,
…
,U
N
为DG母线电压实际值；U
1,nom
,U
2,nom
,
…
,U
N,nom
为DG母线电压额定值；为DG母线电压偏差组成的集合；U
dc
、U
dc,nom
为公共直流母线电压实际值及额定值；ΔU
dc
公共直流母线电压偏差。3.根据权利要求2所述的直流微网二次电压调节方法，其特征在于，步骤2包括如下具体步骤：检测DG单元输出电流，计算电流分配误差：式中，n＝1,
…
,N；I
n
、I
j
分别为DG单元n、j的输出电流；μ
n
为DG单元n的电流分配系数。4.根据权利要求3所述的直流微网二次电压调节方法，其特征在于，步骤3包括如下具体步骤：当最大母线电压偏差绝对值大于电压阈值或最大电流分配误差绝对值大于电流阈值时，进行二次电压调节，电压偏差与电流误差判断条件分别为：ma...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宏飞，叶林飞，陈易铁，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：