一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法与流程

本发明涉及直流微电网，具体地说是一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法。

背景技术：

1、在微电网领域，下垂控制是多个微源并入直流母线有效的设备级控制方式，常采用电压-功率耦合的u-p下垂关系式或电压-电流耦合的u-i下垂关系式。

2、传统技术中下垂控制的虚拟下垂电阻固定不变，在小型直流微电网中，传输线路电阻可以忽略不计，源变换器间按虚拟下垂电阻的反比分配负荷电流，但是，随着容量的进一步扩大，在大中型直流微电网中，虚拟下垂电阻和传输线路电阻带来的母线电压跌落，当变换器输出电流为零时，电压降落值为零，随着输出电流增大，电压降落也越来越大。现有技术中习惯采用线性下垂控制的一般加虚拟电阻进行相应的电压补偿，但当线路阻抗不匹配时，源变换器之间的负荷电流分配精度也会下降：

3、当传输线路电阻不匹配时，源侧变换器之间的输出电流比例为：

4、

5、其中为各源侧电流，为虚拟下垂电阻，为传输线路电阻。

6、设，，，则：

7、

8、当传输线路电阻和虚拟下垂电阻相匹配时，即α=β时，无论传输线路电阻值为多少，源侧变换器均可以实现均流；

9、当传输线路电阻与虚拟下垂电阻不匹配时，即α≠β时，源侧变换器不再均分负荷电流，当虚拟下垂电阻取值较小时，虽可以一定程度上减小电压跌落，但此时受传输线路电阻的影响，负荷电流分布极度不均，传输线路阻值较小的变换器需要供给很大的负荷电流，长期运行会导致变换器过流过热，甚至器件损坏退出运行。

10、而此时为实现负荷电流的平均分配，必须选取较大的虚拟下垂电阻，虚拟下垂电阻越大，越能抵消掉传输线路电阻不匹配的影响，但是一昧增大虚拟下垂电阻会使虚拟下垂电阻的选取越限，导致母线电压大幅跌落，造成系统崩溃。

11、基于以上原因，本发明设计了一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法，既解决了因传输线路阻抗不匹配导致的负荷分配不均的问题，又防止直流母线电压大幅跌落的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法，既解决了因传输线路阻抗不匹配导致的负荷分配不均的问题，又防止直流母线电压大幅跌落的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法，包括以下步骤：

3、s1，基于传统v-i下垂控制，在虚拟下垂电阻中引入与输出电流相关的一次项，当输出电流变化时，虚拟下垂电阻随之动态变化，此时v-i下垂控制方程为：；

4、为源侧输出电压，为母线参考电压，为动态下垂调节参数，选取不同的m取值，下垂控制方程对应的非线性下垂曲线均不同；为虚拟下垂电阻，为源侧电流；

5、s2，根据v-i下垂控制方程，引入电流精准分配策略，具体为：

6、为了消除传输线路电阻的影响，引入电流前馈补偿环节，采集计算平均虚拟电压偏差，并与本地虚拟电压偏差比较，经过比例积分调节补偿到下垂控制器的参考电压上，具体公式为：

7、；

8、；

9、为比例积分调节器参数，为平均虚拟电压偏差，所述为参考电压补偿项；

10、s3，引入电压补偿方程改善母线电压的质量，具体为：

11、；

12、；

13、为源侧输出电压，所述为母线电压补偿项，所述为源侧平均虚拟电压偏差；

14、通过电压补偿方程的调节使母线电压收敛至参考值附近，经电压补偿和电流前馈补偿后的下垂方程为：

15、；

16、根据上述下垂方程进行下垂控制。

17、同现有技术相比，本发明通过采用了v-i下垂控制曲线，在虚拟下垂电阻中引入输出电流一次项，动态调节下垂电阻，使得在输出电流较大时具有较小的虚拟下垂电阻，减小下垂控制引起的母线电压跌落。同时，加入功率前馈补偿，实现负荷精确分配；并引入母线电压恢复策略，使直流母线电压恢复至额定值附近。

技术特征：

1.一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及直流微电网技术领域，具体地说是一种基于电流电压前馈补偿的非线性下垂控制方法，基于传统V‑I下垂控制，在虚拟下垂电阻中引入与输出电流相关的一次项，当输出电流变化时，虚拟下垂电阻随之动态变化，根据V‑I下垂控制方程，引入电流精准分配策略，为了消除传输线路电阻的影响，引入电流前馈补偿环节，采集计算平均虚拟电压偏差并与本地虚拟电压偏差比较，经过比例积分调节补偿到下垂控制器的参考电压上，引入电压补偿方程改善母线电压的质量，通过电压补偿方程的调节使母线电压收敛至参考值附近，本发明通过实现负荷精确分配，并引入母线电压恢复策略，使直流母线电压恢复至额定值附近。

技术研发人员：袁磊,王涛,朱国安,刘洋,罗金凤
受保护的技术使用者：上海大周能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13