一种直流微网高精度均流控制与优化系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微网控制领域，设及一种直流微网高精度均流控制与优化系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业的快速发展，人们对于能源的需求也越来越大，传统的能源因为不 可再生，并且会导致很多环境问题，比如雾霸、温室效应等问题，促使人们去寻找新能源取 代一部分传统能源的消耗。
[0003] 典型的新能源有太阳能、风能等，但该些能源由于受大自然条件的限制，要得到高 效稳定的能源比较困难，为此近年来有学者提出了微网的概念。
[0004] 微网是一种新型网络结构，是一组由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系 统单元，是一个能够实现自我保护、自我控制和管理的自治系统，即可W与大电网一并运行 也可W独立于大电网而独立运行。按其种类分，可W分为直流微电网和交流微电网。
[0005] 由于现在实际应用较多的是交流电，所W在交流微电网方面引起了许多研究人员 的注意。但是，许多微电源和负载本身就具有直流禪合性质，比如光伏板、电池阵列，对该些 单元的控制如果采用直流微电网仅仅需要DC/DC变换，而不需要DC/AC的变换，还有，对直 流微电网的控制不用考虑频率和无功功率的影响，电路中也没有谐波该一概念，因此对直 流微电网的控制比交流微电网的控制更简单。
[0006] 对于直流微电网的控制，已有许多文献和专利对其进行了论述，该些专利或论文 或是从直流微电网的整体控制、管理、运行等方面进行了表述，或是针对某种微源进行了论 述，或是采用了分布式的、分层式的控制方法，或是考虑了微网的储能需求。但该些都没有 考虑线路阻抗参数对微网的控制、优化的影响，尤其是对均流精度的影响，本发明试图寻找 一种方法，在考虑线路阻抗参数的情况下，通过配置合适的均流精度比例参数，减少微网的 电能损耗。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流微网高精度均流控制与优化系统及方 法，用于提高均流精度，减少微网的电能损耗。
[0008] 本发明的目的之一是提供一种直流微网高精度均流控制与优化系统，本发明的目 的之二是提供一种直流微网高精度均流控制与优化方法。
[0009] 本发明的目的之一是通过W下技术方案来实现的：
[0010] 一种直流微网高精度均流控制与优化系统，所述系统包括均流精度比例参数计算 器、均流精度控制器；所述均流精度控制器包括电压传感器、电流传感器和功率传感器，本 地控制器，微源的逆变器；所述电压传感器、电流传感器和功率传感器用于采集逆变器的输 出电流、输出电压、功率信息，并将信息传输至比例参数计算器和本地控制器；所述均流精 度比例参数计算器用于根据电能损耗最小化计算均流精度比例参数，并将该参数信息传输 至本地控制器；所述本地控制器根据均流精度比例参数、输出电流、输出电压、功率信息调 整PWM波的输出，进而控制微源逆变器的输出。
[0011] 进一步，所述系统还包括低带宽通讯层；电压传感器、电流传感器和功率传感器采 集逆变器的输出电流、输出电压、功率的信息后将其传输至低带宽通讯层和均流精度比例 参数计算器；均流精度比例参数计算器根据电能损耗最小化计算出均流精度比例参数并 传输至低带宽通讯层；所述低带宽通讯层将均流精度比例参数、逆变器的输出电流、输出电 压、功率信息传送至本地控制器；所述低带宽通讯层仅用于传输信息。
[0012] 进一步，所述均流精度比例参数计算器为DSP巧片。
[0013] 进一步，所述本地控制器为DSP巧片。
[0014] 进一步，所述本地控制器中含有均流控制单元、电压控制单元。
[0015] 本发明的目的之二是通过W下技术方案来实现的：
[0016] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0017] 一种直流微网高精度均流控制与优化方法，该方法包括W下步骤：
[0018] 步骤1)系统初始化，给定线路阻抗、负载阻抗和滤波器频率等相关参数；
[0019] 步骤2)设定负载母线上的参考电压信息；
[0020] 步骤3)根据电能损耗函数计算均流精度比例参数；
[0021] 步骤4)根据计算得到的均流精度比例参数W及负载母线上的参考电压、负载等 相关信息，计算得到微源的参考输出电压；
[0022] 步骤5)通过均流控制算法提高均流精度，即间接控制逆变器的输出电压；
[0023] 步骤6)进而控制逆变器的输出，使得微网线路上的电能损耗最小，而且均流精度 满足要求，并将逆变器输出的相关信息通过传感器反馈给低带宽通讯层。
[0024] 进一步，所述步骤3)通过W下公式计算均流精度比例参数，
【主权项】
1. 一种直流微网高精度均流控制与优化系统，其特征在于：所述系统包括均流精度比 例参数计算器、均流精度控制器；所述均流精度控制器包括电压传感器、电流传感器和功率 传感器，本地控制器，微源的逆变器；所述电压传感器、电流传感器和功率传感器用于采集 逆变器的输出电流、输出电压、功率信息，并将信息传输至比例参数计算器和本地控制器； 所述均流精度比例参数计算器用于根据电能损耗最小化计算均流精度比例参数，并将该参 数信息传输至本地控制器；所述本地控制器根据均流精度比例参数、输出电流、输出电压、 功率信息调整PWM波的输出，进而控制微源逆变器的输出。
2. 根据权利要求1所述的一种直流微网高精度均流控制与优化系统，其特征在于：所 述系统还包括低带宽通讯层；电压传感器、电流传感器和功率传感器采集微源逆变器的输 出电流、输出电压、功率的信息后将其传输至低带宽通讯层和均流精度比例参数计算器；均 流精度比例参数计算器根据电能损耗最小化计算出均流精度比例参数并传输至低带宽通 讯层；所述低带宽通讯层将均流精度比例参数、逆变器的输出电流、输出电压、功率信息传 送至本地控制器；所述低带宽通讯层仅用于传输信息。
3. 根据权利要求1所述的一种直流微网高精度均流控制与优化系统，其特征在于：所 述均流精度比例参数计算器为DSP芯片。
4. 根据权利要求1所述的一种直流微网高精度均流控制与优化系统，其特征在于：所 述本地控制器为DSP芯片。
5. 根据权利要求1所述的一种直流微网高精度均流控制与优化系统，其特征在于：所 述本地控制器中含有均流控制单元、电压控制单元。
6. -种直流微网高精度均流控制与优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 步骤1)系统初始化，设定线路阻抗、负载阻抗和滤波器频率相关参数； 步骤2)设定负载母线上的参考电压信息； 步骤3)根据电能损耗函数计算均流精度比例参数； 步骤4)根据计算得到的均流精度比例参数以及负载母线上的参考电压、负载等相关 信息，计算微源的参考输出电压； 步骤5)通过均流控制算法提高均流精度，即间接控制逆变器的输出电压； 步骤6)控制逆变器的输出，使得微网线路上的电能损耗最小，而且均流精度满足要 求，并将逆变器输出的相关信息通过传感器反馈给低带宽通讯层。
7. 根据权利要求6所述的一种直流微网高精度均流控制与优化方法，其特征在于：所 述步骤3)通过以下公式计算均流精度比例参数，
其中，直流微网中含有n个微源，m个负载；iu，i12, ...，ilm分别为流过负载1，负载 2,...，负载m的电流，且它们的和为常数；kpk2, . . .，kn_i为待定的均流精度比例参数；Rdn 为微电源的输出阻抗，Rlinm为传输线上的阻抗。
8. 根据权利要求6所述的一种直流微网高精度均流控制与优化方法，其特征在于：所 述步骤4)中微源n的参考输出电压为：
其中，V为负载母线上设定的参考电压，MPRlinen分别为微源n的输出阻抗和线路上 的阻抗，idm为微源n的输出电流。
9. 根据权利要求6所述的一种直流微网高精度均流控制与优化方法，其特征在于：所 述步骤5)中的均流控制算法具体包括以下步骤：以微源1为例： 步骤5-1)通过以下公式，计算微源1的电流平均值；
其中，idc;1S第一个逆变器的输出电流，i<!。2为第二个逆变器的输出电流，idm为第n个 逆变器的输出电流，Gd为等效的时延项，kpk2, . . .，kn_i为均流精度的比例参数； 步骤5-2)通过电流平均值，计算出电流补偿项；所述电流补偿项Sh通过丨^与&作 差比较后通过PI控制输出，t为电流平均值，电流补偿项的计算公式为：
其中，Gpi。为电流补偿项PI控制器的传递函数； 步骤5-3)根据计算出来的微源1的参考输出电压和计算出来的电流补偿项，计算得到 微源1的实际输出电压Vdc;]，
其中，0 :为与线路阻抗和负载有关的定常数，Gpi，G。分别为电压控制环中的电压环和 电流环的传递函数；idc;1为微源1的逆变器输出电流，idc;1= (Vdc;1-VV(Rdl+RlinJ; 步骤5-4)对微网中的每个逆变器均采用上述均流控制算法，则电流的均流精度满足 如下等式，
【专利摘要】本发明涉及一种直流微网高精度均流控制与优化系统及方法，属于微网控制领域。在考虑线路阻抗参数的情况下，根据电能损耗函数，导出电能损耗与均流精度比例参数的关系，进而给出适当的均流精度比例参数以实现电能损耗最小化；根据导出的均流精度比例参数，利用低带宽通讯技术，设计均流控制算法，提高微源输出的均流精度；低带宽通讯层仅用于传输数据，即使没有通讯层的存在，系统仍能够稳定的运行。本发明提供的一种直流微网高精度均流控制与优化系统及方法能够有效地对微网进行高精度均流控制与优化。
【IPC分类】H02J1-12
【公开号】CN104810821
【申请号】CN201510262453
【发明人】陈刚, 郭志军
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月21日