第３６卷第９期２０１７年９月
电工电能新技术
ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｅｒｇｙ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．９Ｓｅｐｔ．２０１７
收稿日期：２０１７?０４?２１
基金项目：国家电网公司科技项目（ＰＤＢ１７２０１６００１１６）
作者简介：王皓界（１９８９?），男，河南籍，博士研究生，研究方向为直流微电网；
韩民晓（１９６３?），男，陕西籍，教授，博导，博士，研究方向为电力电子在电力系统中的应用三
基于Ｉ?Ｖ下垂控制的直流微电网动态特性分析与改善
王皓界１，韩民晓１，ＪｏｓｅｐＭ．Ｇｕｅｒｒｅｒｏ２
（１．华北电力大学电气与电子工程学院，北京１０２２０６；２．奥尔堡大学能源技术系，丹麦奥尔堡９２２０）摘要：本文对孤立直流微电网动态特性进行了分析，并提出了改善策略三在孤网条件下，电压主要靠系统中基于储能的ＤＣ／ＤＣ变换器进行控制，因此多ＤＣ／ＤＣ变换器动态特性即可反应系统全局的动态特性三本文中各ＤＣ／ＤＣ变换器采用Ｉ?Ｖ下垂控制，并以负载的变化量为输入，变换器输出电流二占空比及母线电压为状态变量对多ＤＣ／ＤＣ变换器进行了大信号模型的建立三基于上述模型，本文对输出电流动态特性的影响因素进行了根轨迹分析，最后提出自适应Ｐ控制策略以提高直流微电网中的动态特性三最后通过仿真对提出的模型及控制策略进行了验证三关键词：直流微电网；动态特性；多ＤＣ／ＤＣ变换器；大信号模型；自适应Ｐ控制
ＤＯＩ：１０.１２０６７／ＡＴＥＥＥ１７０４０７１一一一文章编号：１００３?３０７６（２０１７）０９?００８０?０９一一一中图分类号：ＴＭ７１
１一引言
直流微电网有利于分布式电源的接入，因而受到广泛的关注三随着直流微电网容量的扩大，储能容量也会随之增加，储能电池往往需要通过多ＤＣ／ＤＣ变换器与直流母线相连［１?４］三除此之外，不同电压等级的母线也需要通过多ＤＣ／ＤＣ变换器相连，因此多变换器的协调控制策略成为直流微电网的关
键性技术之一［５，６］三
下垂控制利用虚拟阻抗，能够使各变换器按照
虚拟阻抗的倒数为比例分配负载电流三目前绝大部分文献的研究工作主要集中在Ｖ?Ｉ下垂控制，其下垂特性随着电流增大来减小直流母线电压参考值，从而实现各变换器的电流分配［７］，但现有文献对Ｉ?Ｖ下垂控制的研究较少［８］，相关研究也主要集中在上层控制优化，如消除线路阻抗引起的环流［９?１１］二电压偏差补偿［１２］二电池管理［１３，１４］及效率优化［１５，１６］等，对于多ＤＣ／ＤＣ变换器动态特性研究较少三文献［１７］针对交流微电网中的下垂控制策略建立了小信号模型，并利用根轨迹法对其动态特性进行研究三
文献［１８］对基于光伏电池的变换器动态特性进行了研究三文献［１９］针对三相交错ＤＣ／ＤＣ变换器提
出了前馈控制策略，在动态过程中提高内环电流参考值从而改善其动态特性，减少电压跌落，但是该控制策略只针对单台ＤＣ／ＤＣ变换器三
直流微电网中的分布式电源一般为最大功率跟踪（ＭＰＰＴ）控制，在本文中可被视为不可控的功率源负载三在孤网条件下，当直流微电网中的负载发生变化时，储能电池主要承担系统的电压控制任务，因此基于储能的ＤＣ／ＤＣ变换器动态特性能够决定整个系统的动态特性三为了分析其动态特性，首先需要对多ＤＣ／ＤＣ变换器进行建模三在各类变换器建模方法中，平均值建模方法可有效地应用在ＤＣ／ＤＣ变换器的大信号模型建立中，使模型中各个变量之间的关系线性化［２０?２５］三本文基于平均值建模思想，以负载为输入，变换器电压二占空比及直流母线电流为状态变量，对基于Ｉ?Ｖ控制的多ＤＣ／ＤＣ变换器进行了建模，并对输入部分的建模方案进行了对比与分析三仿真结果表明，本文推导的模型可以准确反映负载变化对系统动态特性的影响三基于本文模型，利用根轨迹法，对多变换器动态特性的影响因素进行了分析，进而提出了自适应Ｐ控制策略以改善多变换器的动态特性三仿真结果验证了自适应Ｐ控制策略的有效性三
万方数据