一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法
【专利摘要】本发明提供一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，包括以下步骤：负荷侧电压调节；虚拟直流发电机控制；电枢电流跟踪控制。本发明提供的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，可应用于DC/DC变换器的控制，在负荷发生变化母线电压发生扰动电压跌落时，主动降低负荷从母线吸收的功率，有效支撑母线电压恢复和维持电压稳定；稳定负荷侧电压至其额定值；电压恢复过程是一个缓和的震荡过程。
【专利说明】一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，既可为区域内负荷提供冷热电联供，也可与电网并联运行的小型电网即微网日益受到关注。其中由微电源、电力电子接口、储能及负荷组成的以直流方式传输的微电网就是直流微电网。直流微电网不需要考虑交流特有的频率及无功功率等问题，且给负载供电时由于不存在三相不平衡所导致的一系列问题及谐波等影响，其供电质量更高。正因为没有交流配电网所特有的问题，直流母线电压及直流母线上有功功率的平衡与否就成为了判断系统是否稳定运行的重要标准。一旦母线电压发生扰动时，如何稳定负荷侧电压不受影响，支持母线电压恢复，减小电压跌落带来的冲击是直流微网稳定运行的关键。
[0003]负荷用直流变换器连接负荷与直流母线，是直流微网中的电能馈送环节，其控制方式尤为重要。直流电压稳定能够反应系统功率是否平衡，直流母线稳定的鲁棒程度是反应直流微网系统稳定性的重要指标，当挂载在母线电压上的设备投入或切除时，直流母线电压会产生小范围的波动和突变，目前采用的前馈加反馈控制策略只能消除直流母线电压波动对输出负载的影响。但无法在母线扰动时控制母线功率取用，支持母线电压恢复。因此亟需研究柔性的、鲁棒的DC/DC变换器控制方案。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，可应用于DC/DC变换器的控制，在负荷发生变化母线电压发生扰动电压跌落时，主动降低负荷从母线吸收的功率，有效支撑母线电压恢复和维持电压稳定；稳定负荷侧电压至其额定值；电压恢复过程是一个缓和的震荡过程。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0006]本发明提供一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0007]步骤1:负荷侧电压调节；
[0008]步骤2:虚拟直流发电机控制；
[0009]步骤3:电枢电流跟踪控制。
[0010]所述步骤I的负荷侧电压调节中，虚拟直流发电机的机械功率Pm可表示为:
[0011]
【权利要求】
1.一种基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:负荷侧电压调节； 步骤2:虚拟直流发电机控制； 步骤3:电枢电流跟踪控制。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:所述步骤I的负荷侧电压调节中，虚拟直流发电机的机械功率Pm可表示为:
其中，kp为比例系数，Ti为积分时间常数。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:所述步骤2包括以下步骤: 步骤2-1:确定虚拟直流发电机的机械方程和电枢方程； 步骤2-2:通过虚拟直流发电机控制得到直流变换器直流侧电枢电流参考值。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:所述步骤2-1中，虚拟直流发电机为电气设备，由机械部分和电气部分组成。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:虚拟直流发电机的机械部分对应的机械方程表示为:
其中，J为转动惯量，D为阻尼系数，ω为实际角速度；GJci为额定角速度，Te为电磁转矩，Tm为机械转矩，表示为:
Tm = Pm/ ?ο = EI/ω 其中，E为电枢电动势，I为电枢电流。
6.根据权利要求4所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:虚拟直流发电机的电气部分对应的电枢方程表不为:
其中，E为电枢电动势，I为电枢电流，Ct为转矩系数，0:为磁通，ω为实际角速度,U为机端电压，Ra为电枢的等效电阻。
7.根据权利要求1所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:所述步骤2-2中，机械功率Pm与额定角速度Otl相除可得到机械转矩Tm，通过机械方程可以得到实际角速度ω，有:
通过电枢方程可得到直流变换器直流侧电枢电流参考值，用IMf表示，有:
Iref = E/Ra 其中，Ra为电枢的等效电阻，E为电枢电动势。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟直流发电机的负荷用直流变换器控制方法，其特征在于:所述步骤3中，直流变换器直流侧电枢电流参考值IMf通过PI控制器和PWM发生器，产生控制直流变换器的PWM信号。
【文档编号】H02P9/30GK104201665SQ201410438386
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】吕志鹏, 盛万兴, 刘海涛, 钟庆昌, 吴鸣, 李蕊, 于辉, 季宇, 段青, 马春艳 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院