本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術領域，具體地說，涉及一種直流微電網(wǎng)分布式控制方法。

背景技術：

微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，它是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡，其通過靜態(tài)開關關聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。由于直流負載不斷增多，并且在直流微電網(wǎng)中無需考慮分布式電源之間的同步問題，同時能夠提供更好的電能質(zhì)量和具有更高的效率，因此近年來直流微電網(wǎng)成為研究的熱點并得到的迅速的發(fā)展。

分布式控制以其高效、可靠和穩(wěn)定等優(yōu)點在直流微電網(wǎng)中得到了廣泛應用。為了使得直流微電網(wǎng)的電能質(zhì)量得到更好的控制，許多學者以及工程人員對直流微電網(wǎng)的分布式控制方法進行了研究，并提出了多種不同的控制方法。然而，現(xiàn)有的這些控制方法尚無法較好地實現(xiàn)系統(tǒng)的電壓恢復與功率均分。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種直流微電網(wǎng)分布式控制方法，所述方法包括：

步驟一、獲取采集到的直流微電網(wǎng)中第一微源的輸出電流和輸出電壓經(jīng)過通訊線路傳輸后的相應值，分別對應得到第一延時電壓和第一延時電流；

步驟二、獲取第二微源的輸出電壓和輸出電流，根據(jù)所述第一延時電壓和第二微源的輸出電壓計算第一電壓調(diào)整信號，根據(jù)所述第一延時電流、所述第二微源的輸出電流以及預設電流比計算第二電壓調(diào)整信號；

步驟三、根據(jù)所述第一電壓調(diào)整信號和第二電壓調(diào)整信號生成所述第二微源的電壓參考值，并根據(jù)所述第二微源的電壓參考值調(diào)整所述第二微源的輸出電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟二中，根據(jù)如下步驟計算所述第一電壓調(diào)整信號：

計算所述第二微源的輸出電壓與所述第一延時電壓的平均值，得到電壓平均值；

基于預設參考電壓和所述電壓平均值，利用預設電壓PI控制算法計算所述第一電壓調(diào)整信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，利用預設電壓PI控制算法計算所述第一電壓調(diào)整信號的步驟包括：

基于所述預設電壓PI控制算法中的比例參數(shù)，根據(jù)所述預設參考電壓和電壓平均值計算電壓比例調(diào)整量；

根據(jù)所述預設電壓PI控制算法中的積分參數(shù)，根據(jù)所述預設參考電壓和電壓平均值計算電壓積分調(diào)整量；

根據(jù)所述電壓比例調(diào)整量和電壓積分調(diào)整量，生成所述第一電壓調(diào)整信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)如下表達式計算所述第一電壓調(diào)整信號：

其中，v_2a表示第一電壓調(diào)整信號，p_v2和m_v2分別表示預設電壓PI控制算法中的比例參數(shù)和積分參數(shù)，v_ref表示參考電壓，表示電壓平均值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟二中，根據(jù)如下步驟計算所述第二電壓調(diào)整信號：

根據(jù)所述預設電流比，分別對所述第一延時電流和第二微源的輸出電流進行比例運算；

基于比例運算結(jié)果，利用預設電流PI控制算法計算所述第二電壓調(diào)整信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，利用預設電流PI控制算法計算所述第二電壓調(diào)整信號的步驟包括：

基于所述預設電流PI控制算法中的比例參數(shù)和積分參數(shù)，根據(jù)所述第一延時電流、所述第二微源的輸出電流分別計算電流比例調(diào)整量和電流積分調(diào)整量；

根據(jù)所述電流比例調(diào)整量和電流積分調(diào)整量，生成所述第二電壓調(diào)整信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)如下表達式計算所述第二電壓調(diào)整信號：

v_2b＝p_i2(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂)+m_i2∫(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂)

其中，v_2b表示第二電壓調(diào)整信號，p_i2和m_i2分別表示預設電流PI控制算法中的比例參數(shù)和積分參數(shù)，i₁(t-τ)表示第一延時電流，i₂表示第二微源的輸出電流，k₁/k₂表示預設電流比。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)如下表達式生成所述第二微源的電壓參考值：

其中，v_{2_ref}和分別表示第二微源的電壓參考值和電壓初始值，v_2a和v_2b分別表示第一電壓調(diào)整信號和第二電壓調(diào)整信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法還包括：

步驟四、根據(jù)所述第一延時電流和預設電流比，計算所述第二微源的電流參考值，根據(jù)所述第二微源的電流參考值調(diào)整所述第二微源的輸出電流。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)如下表達式計算所述第二微源的電流參考值：

其中，i_{2_ref}表示第二微源的電流參考值，k₁/k₂表示預設電流比，i₁(t-τ)表示第一延時電流。

相較于現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)，本發(fā)明所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制方法充分考慮了通訊線路對電壓數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)的延時作用，其能夠準確地實現(xiàn)電壓恢復和電流均分。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的直流微電網(wǎng)物理模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)的具體電路示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的直流微電網(wǎng)分布式控制方法的實現(xiàn)流程示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

同時，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細節(jié)，以提供對本發(fā)明實施例的徹底理解。然而，對本領域的技術人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細節(jié)或者所描述的特定方式來實施。

現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)分布式控制方法多是采用下垂控制方式，而這種控制方式無法同時實現(xiàn)準確的電壓恢復和電流均分。針對現(xiàn)有技術中所存在的上述問題，本實施例提供了一種新的直流微電網(wǎng)分布式控制方法以及直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)。

不失一般性，現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)物理模型可以簡化為如圖1所示。其中，該直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)包括兩個微源，即第一微源DG#1和第二微源DG#2，這兩個微源均是由戴維南等效原理簡化得到的直流源。

根據(jù)圖1，可以得到如下表達式：

v_load＝v₁-i₁·R_line1 (1)

v_load＝v₂-i₂·R_line2 (2)

其中，v_load表示兩個微源之間的公共負載R_load之間的電壓，R_line1表達表示第一微源DG#1與公共負載之間的線路阻抗，R_line2表達表示第一微源DG#2與公共負載之間的線路阻抗，v₁和i₁分別表示第一微源DG#1的輸出電壓和輸出電流，v₂和i₂分別表示第二微源DG#2的輸出電壓和輸出電流。

進而可以得到如下的第一微源和第二微源的輸出電流表達式：

i₁＝α₁·v₁-λ·v₂ (3)

i₂＝α₂·v₂-λ·v₁ (4)

其中，

為了更加清楚的闡述本實施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制方法以及直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的實現(xiàn)原理、實現(xiàn)過程以及優(yōu)點，以下以圖1所示的直流微電網(wǎng)簡化模型來對該方法以及系統(tǒng)進行描述。

圖2示出了本實施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了本實施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)的具體電路示意圖，圖4示出了本實施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的實現(xiàn)流程示意圖。以下結(jié)合圖2至圖4來對本實施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制方法的實現(xiàn)原理以及實現(xiàn)過程作進一步地說明。

如圖2所示，該系統(tǒng)優(yōu)選地包括：電壓測量裝置201、電流測量裝置202、第一電壓調(diào)整信號生成裝置203、第二電壓調(diào)整信號生成裝置204、電壓參考值生成裝置205以及電壓調(diào)節(jié)裝置206。

在對第二直流微源的輸出電壓和輸出電流進行控制時，如圖4所示，本實施例中，該方法首先在步驟S401中獲取直流微電網(wǎng)中第一微源的輸出電流和輸出電壓經(jīng)過通訊線路傳輸后的相應值，從而分別對應得到第一延時電壓v₁(t-τ)和第一延時電流i₁(t-τ)。

本實施例中，電壓測量裝置201和電流測量裝置202分別用于測量直流微電網(wǎng)中第一微源的輸出電壓和輸出電流經(jīng)過線路傳輸后的相應值，從而分別得到第一延時電壓v₁(t-τ)和第一延時電流i₁(t-τ)。其中，τ(t)≥0為信號通過通信線路時的延時。

本實施例中，該方法在步驟S402中獲取第二微源的輸出電壓v₂和輸出電流i₂，并在步驟S403中根據(jù)上述第一延時電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂計算第一電壓調(diào)整信號v_2a。

具體地，本實施例中，該方法利用第一電壓調(diào)整信號生成裝置203來根據(jù)第一延時電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂計算第一電壓調(diào)整信號v_2a。其中，第一電壓調(diào)整信號生成裝置203與電壓測量裝置201以及第二微源DG#2的輸出端連接。

如圖3所示，本實施例中，第一電壓調(diào)整信號生成裝置203優(yōu)選地包括：均值電路301和電壓PI控制電路302。均值電路301包含兩個信號輸入端，其中一個信號輸入端與電壓測量裝置201連接，用于接收電壓測量裝置201傳輸來的電壓信號(即第一延時電壓v₁(t-τ))，另一信號輸入端與設置于第二微源的輸出端的電壓測量裝置連接，用于獲取第二微源的輸出電壓v₂。均值電路301的輸出端與電壓PI控制電路302的輸入端連接。

本實施例中，均值電路301包括加法器301a和放大倍數(shù)為1/2比例放大器301b。其中，加法器301a用于對第一延時電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂進行求和，并將求和結(jié)果輸入至比例放大器301b，從而由比例放大器301b根據(jù)上述求和結(jié)果計算第一延時電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂的平均值，得到電壓平均值即存在：

在得到電壓平均值后，均值電路301會將電壓平均值傳輸至電壓PI控制電路302，以由電壓PI控制電路302根據(jù)電壓平均值和預設參考電壓v_ref生成第一電壓調(diào)整信號v_2a。

具體地，如圖3所示，本實施例中，電壓PI控制電路302優(yōu)選地包括第一減法器302a和電壓PI控制器302b。其中，第一減法器302a的正相輸入端用于接收預設參考電壓v_ref，負相輸入端與均值電路301的輸出端連接。這樣，第一減法器也就可以計算得到電壓平均值與預設參考電壓v_ref的電壓差值Δv₂，即存在：

第一減法器302a會將上述電壓差值Δv₂傳輸至電壓PI控制器302b中，這樣電壓PI控制器302b也就可以根據(jù)上述電壓差值Δv₂生成第一電壓調(diào)整信號v_2a。具體地，本實施例中，電壓PI控制器302b優(yōu)選地根據(jù)如下表達式計算第一電壓調(diào)整信號v_2a：

其中，p_v2和m_v2分別表示電壓PI控制器302b的比例參數(shù)和積分參數(shù)。

該方法還會在步驟S404中根據(jù)第一延時電流i₁(t-τ)、第二微源的輸出電流i₂以及預設電流比，生成第二電壓調(diào)整信號v_2b。具體地，本實施例中，該方法在步驟S404中利用第二電壓調(diào)整信號生成裝置204來生成第二電壓調(diào)整信號v_2b，其中，第二電壓調(diào)整信號生成裝置204與電流測量裝置202連接。

具體地，如圖3所示，本實施例中，第二電壓調(diào)整信號生成裝置204優(yōu)選地包括比例調(diào)節(jié)器303和電流PI控制電路304。其中，比例調(diào)節(jié)器303與電流測量裝置202以及設置在第二微源輸出端位置處的相關電流測量裝置連接，其能夠基于預設電流比分別對第一延時電流i₁(t-τ)以及第二微源的輸出電流i₂進行比例運算。

比例調(diào)節(jié)器303會將比例運算后的第一延時電流i₁(t-τ)以及第二微源的輸出電流i₂傳輸至電流PI控制電路304，以由電流PI控制電路304根據(jù)比例運算后的第一延時電流i₁(t-τ)以及第二微源的輸出電流i₂生成第二電壓調(diào)整信號v_2b。

具體地，本實施例中，電流PI控制電路304優(yōu)選地包括第二減法器304a和電流PI控制器304b。其中，第二減法器304a的正相輸入端用于接收比例運算后的第一延時電流i₁(t-τ)，負相輸入端用于接收比例運算后的第二微源的輸出電流i₂，其輸出端用于輸出自身生成的電流差值Δi₂，即存在：

Δi₂＝i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂ (11)

其中，i₁(t-τ)/k₁表示比例運算后的第一延時電流i₁(t-τ)的相應電流值，i₂/k₂表示比例運算后的第二微源的輸出電流i₂的相應電流值，k₁/k₂表示預設電流比(即第一微源的輸出電流與第二微源的輸出電流的比值)。

第二減法器304a會將上述電流差值Δi₂傳輸至電流PI控制器304b中，這樣電流PI控制器304b也就可以根據(jù)上述電流差值Δi₂生成第二電壓調(diào)整信號v_2b。具體地，本實施例中，電流PI控制器304b優(yōu)選地根據(jù)如下表達式計算第二電壓調(diào)整信號v_2b：

v_2b＝p_i2(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂)+m_i2∫(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂) (12)

其中，p_i2和m_i2分別表示電流PI控制器的比例參數(shù)和積分參數(shù)。

在得到第一電壓調(diào)整信號v_2a和第二電壓調(diào)整信號v_2b后，該方法會在步驟S405中根據(jù)上述第一電壓調(diào)整信號v_2a和第二電壓調(diào)整信號v_2b生成第二微源的電壓參考值v_{2_ref}。具體地，該方法利用電壓參考值生成裝置205來生成第二微源的電壓參考值v_{2_ref}。

再次如圖2所示，電壓參考值生成裝置205與第一電壓調(diào)整信號生成裝置203和第二電壓信號調(diào)整信號生成裝置204連接，其用于根據(jù)第一電壓調(diào)整信號生成裝置203所生成的第一電壓調(diào)整信號v_2a以及第二電壓調(diào)整信號生成裝置204所生成的第二電壓調(diào)整信號v_2b生成第二微源的電壓參考值v_{2_ref}。

具體地，如圖3所示，本實施例中，第二微源的電壓參考值v_{2_ref}為第一電壓調(diào)整信號v_2a、第二電壓調(diào)整信號v_2b與第二微源的電壓初始值之和，即存在：

需要指出的是，本實施例中，電壓參考值生成裝置205優(yōu)選地可以采用加法器來實現(xiàn)，在本發(fā)明的其他實施例中，電壓參考值生成裝置205還可以采用其他合理的器件或電路來實現(xiàn)，本發(fā)明不限于此。

在得到第二微源的電壓參考值v_{2_ref}后，該方法會在步驟S406中根據(jù)第二微源的電壓參考值v_{2_ref}來調(diào)整第二微源的輸出電壓。具體地，如圖2所示，電壓參考值生成裝置205會將該電壓參考值v_{2_ref}輸出至電壓調(diào)節(jié)裝置206。具體地，本實施例中，電壓調(diào)節(jié)裝置206優(yōu)選地包括第三減法器305、電壓調(diào)節(jié)器306以及DC/DC變換器(圖中未示出)。其中，第三減法器305的正相輸入端與電壓參考值生成裝置205連接，負相輸入端與設置在第二微源輸出端的相應電壓測量電路連接，其輸出端與電壓調(diào)節(jié)器306連接，電壓調(diào)節(jié)器306能夠?qū)⒆陨淼妮敵鲭妷赫{(diào)整至與電壓參考值v_{2_ref}相等或近似。DC/DC變換器的輸入端與電壓調(diào)節(jié)器306，其輸出端形成整個第二微源的輸出端。從圖3中可以看出，本實施例中，電壓調(diào)節(jié)裝置206采用閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式來對調(diào)整第二微源的輸出電壓。

本實施例中，該方法還會在步驟S407中根據(jù)第一延時電流i₁(t-τ)和預設電流比，計算第二微源的電流參考值，并在步驟S408中根據(jù)第二微源的電流參考值來調(diào)整第二微源的輸出電流。具體地，該方法利用電流參考值生成裝置207和電流調(diào)節(jié)裝置208來完成上述過程。

其中，電流參考值生成裝置207與電流測量電路202連接，其能夠接收電流測量電路202傳輸來的第一延時電流i₁(t-τ)、由設置在第二微源輸出端的相關電流測量電路測量得到的第二微源的輸出電流i₂，并根據(jù)上述電流值以及預設電流比生成第二微源的電流參考值i_{2_ref}。

具體地，本實施例中，電流參考值生成裝置207優(yōu)選地根據(jù)如下表達式計算第二微源的電流參考值i_{2_ref}：

其中，i_{2_ref}表示第二微源的電流參考值，k₁/k₂表示預設電流比，i₁(t-τ)表示第一延時電流。

在得到第二微源的電流參考值i_{2_ref}后，電流參考值生成裝置207會將該電流參考值i_{2_ref}傳輸至電流調(diào)節(jié)裝置208。其中，電流調(diào)節(jié)裝置208優(yōu)選地包括第四減法器208a和電流調(diào)節(jié)器208b。第四減法器208a的正相輸入端與電流參考值生成裝置207連接，負相輸入端與設置在第二微源輸出端的相應電流測量電路連接，其輸出端與電流調(diào)節(jié)器208b連接，電流調(diào)節(jié)器208b能夠?qū)⒆陨淼妮敵鲭妷赫{(diào)整至與電流參考值i_{2_ref}相等或近似。

需要指出的是，上述內(nèi)容是以直流微電網(wǎng)中的第二微源為控制對象為例進行說明的，對直流微電網(wǎng)中的其他微源的控制原理以及控制過程與上述內(nèi)容類似，故在此不再對其他微源的控制原理以及控制過程進行贅述。

從上述描述中可以看出，相較于現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)分布式控制方法，本實施例所提供的方法充分考慮了通訊線路對電壓數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)的延時作用，使分布式控制方法能夠應用于低帶寬情況，并能夠準確地實現(xiàn)電壓恢復和電流均分。

應該理解的是，本發(fā)明所公開的實施例不限于這里所公開的特定結(jié)構(gòu)或處理步驟，而應當延伸到相關領域的普通技術人員所理解的這些特征的等同替代。還應當理解的是，在此使用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而并不意味著限制。

說明書中提到的“一個實施例”或“實施例”意指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，說明書通篇各個地方出現(xiàn)的短語“一個實施例”或“實施例”并不一定均指同一個實施例。

雖然上述示例用于說明本發(fā)明在一個或多個應用中的原理，但對于本領域的技術人員來說，在不背離本發(fā)明的原理和思想的情況下，明顯可以在形式上、用法及實施的細節(jié)上作各種修改而不用付出創(chuàng)造性勞動。因此，本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書來限定。