一种用于包含储能系统的直流微电网功率分配控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于包含储能系统的直流微电网功率分配控制方法。控制过程如下：通过对各个变换器进行采样，得到每个变换器自身的输出电压和输出电流，通过计算得出每个变换器的输出功率；将每个变换器的功率输出通过网络通信部分与相邻的变换器进行数据交换，得到所需的功率交换量；将功率交换量δ

【技术实现步骤摘要】
一种用于包含储能系统的直流微电网功率分配控制方法

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[0001]本专利技术涉及直流微电网
，具体涉及一种用于包含储能系统的直流微电网功率分配控制方法。

技术介绍
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[0002]随着化石能源枯竭和环境污染问题日益严重，分布式发电得到了广泛的重视。微电网是利用分布式能源的重要手段。与交流微电网相比，直流微电网不需要调频和无功控制，减小系统控制的复杂性，提升了转换效率。分布式发电单元通过相应的变换器接入到直流母线上，不同的分布式发电单元的额定功率也不相同，因此，进行合理的功率分配和保持直流母线电压稳定是保证微电网稳定运行的关键。
[0003]在直流微电网功率分配控制中，下垂控制应用最为广泛，通过引入虚拟阻抗来实现功率分配。具有原理简单、无需额外硬件等优点，实现简单，无需通信要求。但下垂控制存在自身的局限性，即应用下垂控制会产生母线电压偏差。为解决下垂控制的缺点，二次控制方法被应用到直流微电网功率分配控制中。现有的二次控制方法中，集中式二次控制方法需要全局信息来实现控制目标，容易受到单点故障的影响，可靠性差。分布式二次控制方法通过有限通信实现控制目标，但存在控制器设计复杂通信负担较高，受通信延迟以及干扰影响大。

技术实现思路
：
[0004]本专利技术针对传统分布式二次控制方法控制结构复杂，通信需求高的缺点，通过在二次控制部分引入自抗扰控制技术，设计采用电压和功率级联的控制结构，该控制方法仅需要交换功率变量即可同时实现电压调节与功率分配控制，无需单独设计电压控制器和功率控制器，改善了传统并行控制结构复杂以及通信要求高的缺陷，简化了控制结构，减轻了通信负担。并且通过引入了自抗扰控制技术，提高了系统的应对不确定性以及抗干扰能力。具体技术方案如下：
[0005]一种用于包含储能系统的直流微电网功率分配控制方法，控制系统包括：网络通信部分、二次电压控制部分、二次功率控制部分和初级控制部分；
[0006]所述初级控制部分包括DC/DC变换器、电压电流内环以及下垂控制；
[0007]二次控制部分通过引入自抗扰控制技术进行设计，将二次电压控制部分和二次功率控制部分级联在一起，无需分别设计控制器；
[0008]所述网络通信部分采用稀疏通信网络，控制方法仅需与相邻控制器交换功率变量；
[0009]控制过程如下：
[0010]步骤1：通过对各个变换器进行采样，得到每个变换器自身的输出电压v
dci
和输出电流i
dci
；通过计算得出每个变换器的输出功率P
aci
＝v
dci
×
i
dci
，其中，v
dci
是第i个分布式单元所对应的变换器的输出电压，i
dci
是第i个分布式单元所对应的变换器的输出电流；
[0011]步骤2：将每个变换器的功率输出通过网络通信部分与相邻的变换器进行数据交换，得到所需的功率交换量其中，δ
pi
为功率交换量，a
ij
为权重系数，x
pi
为第i个分布式单元所对应的变换器的功率向量；
[0012]步骤3：将功率交换量δ
pi
与本地变换器电压输出v
dci
做差后，将所得值与电压给定值V
ref
接入到基于自抗扰控制技术的二次控制器，通过控制器输出二次控制信号u
i
；
[0013]步骤4：将所生成的二次控制信号u
i
来调节下垂控制，改变电压给定值通过电压与电流环实现精确的功率分配与电压调节。
[0014]采用上述控制结构后，本专利技术的有益结果为：
[0015]本专利技术作为一种用于直流微电网功率分配的控制方法，本专利技术通过引入自抗扰控制技术改变二次控制结构，将电压控制与功率控制部分结合到一起，将传统并行的控制结构简化为级联控制结构，通过自抗扰控制的动态干扰解耦特性，实现电压与功率之间的解耦，省去了分别设计电压控制和功率控制的环节，简化了控制结构；同时，控制方法仅需与相邻的控制器交换功率控制变量，减少了控制所需的数据交换数量，并且不需要提高通信的频率，减轻了通信负担；同时采用自抗扰控制技术，通过自抗扰控制的“总扰动”思想来应对系统实际运行时的不确定性，可以有效地提高系统应对通信延迟以及抗干扰的能力。
附图说明：
[0016]图1为本专利技术的二次控制结构框图，二次控制器通过稀疏通信网络进行数据交换，仅需与相邻的控制器交换功率变量；将功率交换量与各个变换器的电压输出值做差然后与电压给定值通过自抗扰控制得到二次控制信号来调节下垂控制。图中{1，2，3，...，n}表示微电网系统中的各个分布式发电单元，δ
pi
为功率交换量，a
ij
为权重系数，x
pi
为第i个分布式单元所对应的变换器的功率向量，v
dci
为测量得到的本地变换器电压输出，V
ref
为系统给定电压值。u
i
所生成的二次控制信号。
[0017]图2展示了对于每个分布式发电单元的控制框图，通过与相邻控制器进行数据交换，得到所需功率控制变量，通过二次控制部分产生二次控制信号来调节下垂控制，通过调节电压给定值来实现功率分配与电压调节。R
i
，L
i
和C
i
分别为第i个分布式单元所对应电阻、电感和电容器件；V
ref
为系统给定电压值，v
dci
为测量得到的本地变换器电压输出值，为经过所提控制调整后的电压给定值；i
dci
为测量得到的本地变换器电流输出值，为电流环给定值，i
L
为测量得到的电感电流值；r
i
为下垂系数；{k
p
，β1，β2，b0}均为自抗扰控制参数；δ
pi
为功率交换量，a
ij
为权重系数，x
pi
为第i个分布式单元所对应的变换器的功率向量；∫为积分运算符；∑为求和运算符。
具体实施方式：
[0018]实施例：
[0019]术语解释：
[0020]直流微电网：是由直流构成的微电网，是智能配用电系统的重要组成部分。
[0021]分布式发电：也可称为分散式发电、分散型发电、分散发电，是用多种小型，连接电网的设备发电和储能的技术与系统。
[0022]储能系统；包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备。在微电网系统中用于储存和放出分布式发电单元所产生的的电能。
[0023]变换器：可以将一种形式的电流转换为另一种形式的电流的装置，包括直流
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直流，直流
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交流，交流
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交流，直流
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交流。本专利技术中采用的形式是直流
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直流变换。
[0024]直流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于包含储能系统的直流微电网功率分配控制方法，其特征在于控制系统包括：网络通信部分、二次电压控制部分、二次功率控制部分和初级控制部分；所述初级控制部分包括DC/DC变换器、电压电流内环以及下垂控制；在二次控制部分引入自抗扰控制技术进行设计，将二次电压控制部分和二次功率控制部分级联在一起；所述网络通信部分采用稀疏通信网络，仅需与相邻控制器交换功率变量；控制过程如下：步骤1：通过对各个变换器进行采样，得到每个变换器自身的输出电压v
dci
和输出电流i
dci
；通过计算得出每个变换器的输出功率P
dci
＝v
dci
×
i
dci
，其中，v
dci
是第i个分布式单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新宇，毛晨红，冯美方，
申请(专利权)人：新源智储能源发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：