基于虚拟电阻的直流微电网控制方法及其装置、电子设备与流程

专利2025-04-23  13


本发明涉及电子电力控制或其他相关领域,具体而言,涉及一种基于虚拟电阻的直流微电网控制方法及其装置、电子设备。


背景技术:

1、随着大众对供电可靠性和电能质量的关注度不断提高,以及太阳能、风能等各种形式的可再生能源的大量利用,微电网作为分布式电源接入电网的有效途径得到了广泛关注。微电网中的各类分布式电源,如光伏电池、超级电容和风力发电机,大多都是输出直流电,或者存在直流电的中间传输环节,而且众多的家用电器和办公设备等本质上也都需要直流电源才能正常工作,因此,如果微电网以直流电作为电能的传输形式,能够减少转化环节,提高能源利用效率。目前直流微电网协调控制方式主要分为集中通信控制、分布通信控制和母线电压分层控制。相比于前两种控制方式,母线电压分层控制通过检测母线电压来决定直流微电网中各个变换器的工作模式,这种控制方式无需通信,能够提高直流微电网的可靠性与响应速度。

2、相关技术中,为了保证直流微电网负载的稳定供电,同时减少电磁干扰噪声,通常在直流微电网的负载前级加入滤波器。多变换器接入直流微电网会造成级联变换器之间的相互作用,或与滤波器产生谐振,从而降低直流微电网的稳定性。目前抑制谐振的策略主要采用有源阻尼策略和无源阻尼策略,但这两种策略均存在系统能量分配受到影响、系统硬件成本提高、系统能量损耗增加以及系统动态响应受损等一系列缺点。

3、针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于虚拟电阻的直流微电网控制方法及其装置、电子设备,以至少解决相关技术中多个变换器接入直流微电网,造成直流微电网的稳定性降低的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面,提供了一种基于虚拟电阻的直流微电网控制方法,包括:获取直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点;根据传递函数的多个极点以及直流微电网系统的稳定条件,筛选得到直流微电网系统中电感等效串联电阻的最小值和最大值,根据最小值与最大值确定电感等效串联电阻的中位电阻,其中,稳定条件是指使得直流微电网系统达到稳定状态的条件;测量电感等效串联电阻的实际电阻,根据实际电阻与中位电阻得到电感等效串联电阻的额外电阻,根据额外电阻以及直流电压变换器的输入电压计算虚拟电阻补偿下的反馈系数;根据反馈系数,在直流微电网系统中的数字控制器中写入控制程序,通过控制程序调节直流微电网系统的输出阻抗,抑制直流微电网的频率振荡,控制直流微电网系统达到稳定状态。

3、可选地,在获取直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点之前,还包括:获取直流电压变换器的输出电压与恒功率负载的功率;将直流电压变换器的输出电压与恒功率负载的功率输入至第一公式,计算得到输出电压下恒功率负载的等效负电阻。

4、可选地,获取直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点的步骤,包括:将直流电压变换器的输入电压、直流微电网系统的电感、直流微电网系统的电感等效串联电阻、直流微电网系统的电容以及恒功率负载的等效负电阻输入至第一函数,其中,第一函数表征直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数;获取第一函数的多个极点,多个极点共同表征为第二函数。

5、可选地,在确定直流微电网系统的稳定条件时,包括:采用特征值分析策略对直流微电网系统的稳定性进行分析,获取在直流微电网系统达到稳定状态时的稳定条件,稳定条件表征为第二公式;根据第二公式,获取在直流微电网系统达到稳定状态时电感等效串联电阻的最小值和最大值,其中,最小值表征为第一函数值,最大值表征为第二函数值。

6、可选地,在采用特征值分析策略对直流微电网系统的稳定性进行分析时,包括:在恒功率负载的等效负电阻为负电阻且恒功率负载的等效负电阻的绝对值小于电感等效串联电阻的情况下,判定直流微电网系统处于不稳定状态;在恒功率负载的等效负电阻为负电阻,恒功率负载的等效负电阻的绝对值大于电感等效串联电阻,且表征多个极点的第二函数中分母的实部为正实数的情况下,判定直流微电网系统处于稳定状态。

7、可选地,根据最小值与最大值确定电感等效串联电阻的中位电阻的步骤,还包括:将直流微电网系统中电感等效串联电阻的最小值和最大值输入至第三公式,得到最大值与最小值的平均值,平均值定义为电感等效串联电阻的中位电阻。

8、可选地,根据实际电阻与中位电阻得到电感等效串联电阻的额外电阻,根据额外电阻得到虚拟电阻补偿下的反馈系数的步骤,包括:将电感等效串联电阻的中位电阻与电感等效串联电阻的实际电阻输入至第四公式,由电感等效串联电阻的中位电阻减去电感等效串联电阻的实际电阻,得到电感等效串联电阻的额外电阻;将电感等效串联电阻的额外电阻与直流电压变换器的输入电压输入至第五公式,将电感等效串联电阻的额外电阻与直流电压变换器的输入电压的倒数相乘,得到反馈系数。

9、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种基于虚拟电阻的直流微电网控制装置,包括:获取单元,用于获取直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点;第一计算单元,用于根据传递函数的多个极点以及直流微电网系统的稳定条件,筛选得到直流微电网系统中电感等效串联电阻的最小值和最大值,根据最小值与最大值确定电感等效串联电阻的中位电阻,其中,稳定条件是指使得直流微电网系统达到稳定状态的条件;第二计算单元,用于测量电感等效串联电阻的实际电阻,根据实际电阻与中位电阻得到电感等效串联电阻的额外电阻,根据额外电阻以及直流电压变换器的输入电压计算虚拟电阻补偿下的反馈系数;控制单元,用于根据反馈系数,在直流微电网系统中的数字控制器中写入控制程序,通过控制程序调节直流微电网系统的输出阻抗,抑制直流微电网的频率振荡,控制直流微电网系统达到稳定状态。

10、可选地,获取单元包括:第一获取模块,用于获取直流电压变换器的输出电压与恒功率负载的功率;第一公式计算模块,用于将直流电压变换器的输出电压与恒功率负载的功率输入至第一公式,计算得到输出电压下恒功率负载的等效负电阻。

11、可选地,获取单元还包括:传递函数表征模块,用于将直流电压变换器的输入电压、直流微电网系统的电感、直流微电网系统的电感等效串联电阻、直流微电网系统的电容以及恒功率负载的等效负电阻输入至第一函数,其中,第一函数表征直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数;第二获取模块,用于获取第一函数的多个极点,多个极点共同表征为第二函数。

12、可选地,第一计算单元包括:分析模块,用于采用特征值分析策略对直流微电网系统的稳定性进行分析,获取在直流微电网系统达到稳定状态时的稳定条件,稳定条件表征为第二公式;第三获取模块,用于根据第二公式,获取在直流微电网系统达到稳定状态时电感等效串联电阻的最小值和最大值,其中,最小值表征为第一函数值,最大值表征为第二函数值。

13、可选地,分析模块包括:第一判定模块,用于在恒功率负载的等效负电阻为负电阻且恒功率负载的等效负电阻的绝对值小于电感等效串联电阻的情况下,判定直流微电网系统处于不稳定状态;第二判定模块,用于在恒功率负载的等效负电阻为负电阻,恒功率负载的等效负电阻的绝对值大于电感等效串联电阻,且表征多个极点的第二函数中分母的实部为正实数的情况下,判定直流微电网系统处于稳定状态。

14、可选地,第一计算单元还包括:第三公式计算模块,用于将直流微电网系统中电感等效串联电阻的最小值和最大值输入至第三公式,得到最大值与最小值的平均值,平均值定义为电感等效串联电阻的中位电阻。

15、可选地,第二计算单元包括:第四公式计算模块,用于将电感等效串联电阻的中位电阻与电感等效串联电阻的实际电阻输入至第四公式,由电感等效串联电阻的中位电阻减去电感等效串联电阻的实际电阻,得到电感等效串联电阻的额外电阻;第五公式计算模块,用于将电感等效串联电阻的额外电阻与直流电压变换器的输入电压输入至第五公式,将电感等效串联电阻的额外电阻与直流电压变换器的输入电压的倒数相乘,得到反馈系数。

16、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的基于虚拟电阻的直流微电网控制方法。

17、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种电子设备,包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现上述任意一项的基于虚拟电阻的直流微电网控制方法。

18、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的基于虚拟电阻的直流微电网控制方法的步骤。

19、在本公开中,通过获取直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点,根据传递函数的多个极点以及直流微电网系统的稳定条件,筛选得到直流微电网系统中电感等效串联电阻的最小值和最大值,再根据最小值与最大值确定电感等效串联电阻的中位电阻,然后测量电感等效串联电阻的实际电阻,根据实际电阻与中位电阻得到电感等效串联电阻的额外电阻,根据额外电阻以及直流电压变换器的输入电压计算得到虚拟电阻补偿下的反馈系数,最后根据反馈系数,在直流微电网系统中的数字控制器中写入控制程序,通过控制程序调节直流微电网系统的输出阻抗,抑制直流微电网的频率振荡,控制直流微电网系统达到稳定状态。

20、本公开在不增加系统硬件成本和能量损耗以及不影响系统的功率分配和动态响应的情况下,筛选直流微电网系统中电感等效串联电阻的最小值和最大值,结合测量电感等效串联电阻的实际电阻,根据实际电阻与中位电阻得到电感等效串联电阻的额外电阻,根据额外电阻以及直流电压变换器的输入电压计算得到虚拟电阻补偿下的反馈系数,最后根据反馈系数,在直流微电网系统中的数字控制器中写入控制程序,通过该控制程序调节直流微电网系统的输出阻抗,抑制直流微电网的频率振荡,控制直流微电网系统达到稳定状态,仅通过增加少量控制程序的复杂度来提高直流微电网系统的稳定性,进而解决了相关技术中多个变换器接入直流微电网,造成直流微电网的稳定性降低的技术问题。


技术特征:

1.一种基于虚拟电阻的直流微电网控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的直流微电网控制方法,其特征在于,在获取所述直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点之前,还包括:

3.根据权利要求1所述的直流微电网控制方法,其特征在于,获取所述直流微电网系统的占空比到系统输出电压的传递函数以及该传递函数的多个极点的步骤,包括:

4.根据权利要求1所述的直流微电网控制方法,其特征在于,在确定所述直流微电网系统的稳定条件时,包括:

5.根据权利要求4所述的直流微电网控制方法,其特征在于,在采用特征值分析策略对所述直流微电网系统的稳定性进行分析时,包括:

6.根据权利要求1所述的直流微电网控制方法,其特征在于,根据所述最小值与所述最大值确定所述电感等效串联电阻的中位电阻的步骤,还包括:

7.根据权利要求1所述的直流微电网控制方法,其特征在于,根据所述实际电阻与所述中位电阻得到电感等效串联电阻的额外电阻,根据所述额外电阻得到虚拟电阻补偿下的反馈系数的步骤,包括:

8.一种基于虚拟电阻的直流微电网控制装置,其特征在于,包括:

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的基于虚拟电阻的直流微电网控制方法。

10.一种电子设备,其特征在于,包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至7中任意一项所述的基于虚拟电阻的直流微电网控制方法。


技术总结
本发明公开了一种基于虚拟电阻的直流微电网控制方法及其装置、电子设备,涉及电子电力控制技术领域,该方法包括:获取直流微电网系统占空比到输出电压的传递函数和该函数的多个极点,根据多个极点和系统稳定条件,筛选得到电感等效串联电阻的最小值和最大值,确定电感等效串联电阻的中位电阻,测量电感等效串联电阻的实际电阻,根据实际电阻与中位电阻得到额外电阻,根据额外电阻及直流电压变换器的输入电压计算反馈系数,根据反馈系数,在数字控制器中写入控制程序,调节系统的输出阻抗,抑制频率振荡,控制直流微电网系统达到稳定状态。本发明解决了相关技术中多个变换器接入直流微电网,造成直流微电网的稳定性降低的技术问题。

技术研发人员:李响,何引生,陈锦荣,欧阳卫年,彭飞进,李高明,赵瑞锋,黎皓彬,朱延廷,张文骏,谭振鹏,廖峰,曾晓丹,彭家荣,肖锋
受保护的技术使用者:广东电网有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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