基于雙電壓環(huán)補(bǔ)償?shù)闹绷魑⒕W(wǎng)下垂控制

張小蓮，汪麒，張仰飛，郝思鵬，劉海濤，陳凡

(南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院, 南京市 211167)

0 引 言

近年來(lái)，越來(lái)越多的新能源發(fā)電、儲(chǔ)能裝置和負(fù)載等都使用直流電，因此越來(lái)越多的學(xué)者開始關(guān)注直流微網(wǎng)[1]。與交流微網(wǎng)相比，直流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、可靠性好、功率傳輸效率高[2-4]。

在直流微網(wǎng)中，底層控制是能源管理的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的根本[5]。而系統(tǒng)底層控制的主要問題在于各個(gè)分布式電源(distributed generation，DG)單元輸出電流的分配?，F(xiàn)有電流分配的主要控制方法有主從控制、平均電流控制和下垂控制[6-7]，其中，下垂控制因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需通信、即插即用等特性受到了廣泛關(guān)注[8-10]。

然而直流電網(wǎng)中各DG的線路電阻不一致，且存在本地負(fù)荷，因而會(huì)降低各DG間輸出功率分配的精度，從而導(dǎo)致系統(tǒng)功率傳輸效率下降，同時(shí)在線路電阻上消耗的電壓分量將進(jìn)一步降低系統(tǒng)電壓的質(zhì)量[11-12]。針對(duì)這些問題，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)的下垂控制從不同角度提出了多種改進(jìn)方案。

虛擬阻抗技術(shù)通常被用于下垂控制的改進(jìn)方法中。文獻(xiàn)[13-14]提出了基于虛擬阻抗的改進(jìn)下垂控制，以消減因線路阻抗不一致而產(chǎn)生的環(huán)流，但沒有考慮系統(tǒng)存在本地負(fù)荷的情況。文獻(xiàn)[15]提出了一種以功率損耗最小為目標(biāo)的虛擬阻抗優(yōu)化算法來(lái)抑制并聯(lián)變流器間的環(huán)流，但需要不斷修正系統(tǒng)參數(shù)，降低了控制的實(shí)時(shí)性，且該方法仍存在電壓偏差問題。下垂曲線調(diào)整方式通常是平移下垂曲線和調(diào)整下垂系數(shù)，而將這2種方法結(jié)合，其控制算法的自由度更高，解決的問題更全面。文獻(xiàn)[16]提出了基于低帶寬通信的改進(jìn)下垂控制，但該方法的下垂系數(shù)固定，動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果不佳，且依賴于通信。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[17]做了進(jìn)一步優(yōu)化，添加電流調(diào)整環(huán)，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下垂系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)均流，并引入CAN總線低帶寬通信以優(yōu)化通信環(huán)節(jié)，但此策略僅適用于DG額定容量相同的系統(tǒng)。隨著各種控制算法的發(fā)展，學(xué)者們將優(yōu)化算法與下垂控制的二級(jí)控制結(jié)合。文獻(xiàn)[18]利用離散一致性算法，實(shí)現(xiàn)變虛擬阻抗的自適應(yīng)下垂控制，該策略能夠在線路阻抗未知的情況下尋找到目標(biāo)下垂系數(shù)，負(fù)載突變時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能優(yōu)越。此外，不限于傳統(tǒng)下垂曲線的一般形式，研究者們提出了新型下垂控制策略。文獻(xiàn)[19]提出了一種“電壓變化率-電流”的新型下垂控制，但該策略仍存在功率分配精度與電壓偏差間的矛盾。文獻(xiàn)[20]提出了一種增量式“功率-電壓變化率”下垂控制方法，可以提高穩(wěn)態(tài)下功率分配的精度，維持電壓穩(wěn)定，但動(dòng)態(tài)分流的效果不佳。

另外，就二級(jí)控制而言，現(xiàn)有大部分改進(jìn)方案均需要通信手段的支持，使各分布式電源可依據(jù)全局信息做實(shí)時(shí)調(diào)整。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，更加高效、可靠的通信方式也成為改進(jìn)下垂控制領(lǐng)域需要考慮的重要因素之一。文獻(xiàn)[21]采用集中控制的方法，利用中心控制器采集全網(wǎng)信息，再將統(tǒng)一處理好的指令值下發(fā)至各本地控制器，以調(diào)整各變流器的輸出，此類方法由于存在中心節(jié)點(diǎn)，對(duì)通信要求較高，且系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性較差。文獻(xiàn)[22]采用分布式控制的方法，提出了一種基于有限時(shí)間一致性的直流微網(wǎng)分布式控制策略，無(wú)需中心控制器，在保證負(fù)載功率分配精度的同時(shí)，還可維持較高的電壓水平，但其可靠性有待驗(yàn)證。

綜上，雖然已有學(xué)者從多種角度對(duì)下垂控制和二級(jí)控制進(jìn)行研究，但功率分配精度與電壓維持額定值二者相排斥的問題始終存在。為此，本文提出一種基于雙電壓環(huán)補(bǔ)償?shù)闹绷魑⒕W(wǎng)下垂控制方法，可以消除線路電阻不一致和本地負(fù)載不匹配的影響，適用于均流分配和按比例分配負(fù)荷的情況，且該策略使系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度以及良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)分流性能。

1 直流微網(wǎng)與下垂控制

直流微網(wǎng)通常由分布式電源、電力電子變換器、儲(chǔ)能裝置、公共負(fù)載和本地負(fù)載構(gòu)成，一般有并網(wǎng)和離網(wǎng)2種運(yùn)行模式。當(dāng)工作在并網(wǎng)狀態(tài)下，直流系統(tǒng)通過DC-AC變換器向大電網(wǎng)供給或吸收電能；而離網(wǎng)模式下，直流微網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的封閉系統(tǒng)，通過自身的分布式電源與儲(chǔ)能裝置相互配合，共同為系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載供電。為了驗(yàn)證本文所提控制算法的有效性，設(shè)計(jì)了如圖1所示的直流微網(wǎng)簡(jiǎn)化模型。

圖1 直流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic of DC microgrid structure

圖1中：DGi(i=1,2)代表直流微網(wǎng)中的各分布式電源單元；Pdci為DGi的輸出功率；Udci為DGi的輸出電壓；Rlinei為DGi的連線電阻；Ubus為公共負(fù)載兩端電壓。本文采用U-I下垂控制，其表達(dá)式如下：

Udciref=U′dci-IdciRdi

(1)

式中：Udciref為DGi所在變換器的輸出電壓參考值；U′dci為DGi所在變換器的空載輸出電壓；Idci為DGi所在變換器的輸出電流實(shí)際值；Rdi為DGi的下垂系數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)各DG負(fù)載率相同，其輸出功率應(yīng)依據(jù)各自的容量按比例分配，各下垂系數(shù)應(yīng)滿足：

Rd1I′dc1=Rd2I′dc2=…=RdiI′dci=…=RdnI′dcn

(2)

式中：I′dci為第i臺(tái)變換器的額定電流；n為換流器總數(shù)。

在實(shí)際系統(tǒng)中，線路電阻是不可忽略的，為了更好地分析線路電阻對(duì)下垂控制的影響，構(gòu)建了一個(gè)兩DG的直流微網(wǎng)等效電路，如圖2所示，通常設(shè)定兩DG的空載電壓U′dc1和U′dc2相等。

圖2 直流微網(wǎng)的等效電路Fig.2 Equivalent circuit of a DC microgrid

下垂控制相當(dāng)于在線路上添加了一個(gè)虛擬電阻，使所在線路的輸出電阻遠(yuǎn)大于線路電阻，從而忽略線路電阻的影響，則有式(3)所示關(guān)系：

(3)

而由于實(shí)際電路中，各DG的線路電阻不能忽略且存在差異，此時(shí)，式(3)不再成立。從圖3所示下垂曲線分析可知，ΔU小于ΔU′，而ΔI大于ΔI′(ΔU、ΔI分別對(duì)應(yīng)較小下垂系數(shù)時(shí)的系統(tǒng)電壓偏差與兩DG輸出電流偏差；ΔU′、ΔI′分別對(duì)應(yīng)較大下垂系數(shù)時(shí)的系統(tǒng)電壓偏差與兩DG輸出電流偏差)，即若選擇較小的下垂系數(shù)，可改善電壓降落問題，但分流的精度會(huì)下降；而選擇較大的下垂系數(shù)，可提高分流的精度，但電壓降落情況會(huì)加重。因此，傳統(tǒng)下垂控制存在著分流精度和電壓降落難以協(xié)調(diào)這一固有矛盾。此外，若負(fù)載突然加重，下垂系數(shù)小的變換器將承受大部分電流，一旦超出其輸出能力，甚至?xí)p變換器；同樣，母線電壓會(huì)產(chǎn)生較大跌落，有超出其最大變化范圍的可能。

圖3 傳統(tǒng)下垂控制的局限性原理圖Fig.3 Limitations of the traditional droop control

2 改進(jìn)下垂控制方法

2.1 基本原理分析

當(dāng)各DG容量相同時(shí)，將變換器輸出電流的平均值與本地電流的差值的積分項(xiàng)作為第一電壓環(huán)補(bǔ)償量，添加第一電壓環(huán)后，傳統(tǒng)下垂控制對(duì)應(yīng)的式(1)變?yōu)椋?/p>

Udciref=U′dci-RdiIdci+dU1i

(4)

(5)

(6)

其中：k為積分項(xiàng)的常系數(shù)；Iavg為n臺(tái)變換器輸出電流的平均值。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，中央控制器接收各本地控制器發(fā)出的電流信號(hào)，計(jì)算其平均值并反饋回各DG單元，在積分調(diào)節(jié)下，各本地電流追蹤Iavg，最終實(shí)現(xiàn)功率的均等分配。

圖4 改進(jìn)策略原理Fig.4 Principle of the improved strategy

理想條件下，各DG單元輸出電流的下垂特性曲線與負(fù)載特性曲線的交點(diǎn)即為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。通過圖4(b)分析線路電阻不匹配條件下兩相同容量配比變換器的輸出電流調(diào)節(jié)過程。由于兩DG容量相同且設(shè)定的初始電壓一致，兩DG擁有相同的下垂曲線N，由于線路電阻Rline1≠Rline2，兩DG的輸出電流Idc1≠Idc2。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前的Idc1、Idc2分布如圖4(b)所示，為消除電流偏差，加入式(5)中的電壓補(bǔ)償環(huán)，DG1引入了正向電壓偏移量，其對(duì)應(yīng)的電流下垂特性曲線由N抬升到N1，負(fù)載特性曲線由M1偏移到了M′1；DG2引入了負(fù)向電壓偏移量，其對(duì)應(yīng)的電流下垂特性曲線由N下降到N2，負(fù)載特性曲線由M1偏移到了M′2。積分調(diào)節(jié)后，兩DG達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，解決了分流問題，但會(huì)造成系統(tǒng)電壓的微小跌落，這是由于第一電壓環(huán)的引入以兩DG間輸出電壓的偏差增大為代價(jià)提升功率分配精度，而DG間的電壓不平衡會(huì)加重公共母線電壓與其額定值間的偏差程度。

因此，在此基礎(chǔ)上添加第二電壓環(huán)補(bǔ)償量，從而消除第一電壓環(huán)引起的微小電壓降落，且使系統(tǒng)電壓相較于傳統(tǒng)下垂控制更接近額定值。

公共連接點(diǎn)的參考電壓與各變換器輸出電壓平均值的差值反映了系統(tǒng)電壓的降落程度，將其差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)后獲得的補(bǔ)償量再疊加到各變換器的輸出電壓上，即可抬高系統(tǒng)電壓。添加第二電壓環(huán)后，式(4)變?yōu)椋?/p>

Udciref=U′dci-RdiIdci+dU1i+dU2i

(7)

dU2i=(U′dci-Uavg)GuPI

(8)

(9)

式中：GuPI為電壓偏差補(bǔ)償量上PI控制器的調(diào)節(jié)參數(shù)。由式(7)可知，dU2i的存在可以消減下垂系數(shù)與線路電阻引起的電壓降落。引入第二電壓環(huán)后，兩DG系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)效果如圖4(c)所示，只要Uavg低于U′dci，PI調(diào)節(jié)器將不斷調(diào)控電壓補(bǔ)償量dU2i，直至系統(tǒng)電壓達(dá)到參考值。

2.2 不同容量DG系統(tǒng)中改進(jìn)算法的應(yīng)用

學(xué)者們?cè)谘芯肯麓箍刂茣r(shí)，研究重點(diǎn)通常是讓各DG所發(fā)功率相同，然而功率的合理分配應(yīng)是各DG負(fù)載率相等，如此才能在系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)使容量較小的DG免于先行滿載而失去其下垂控制所帶來(lái)的功率調(diào)節(jié)能力[23]。

對(duì)于DG額定容量配比不同的系統(tǒng)，理想條件下，其下垂系數(shù)的設(shè)定原則滿足式(2)即可，但實(shí)際條件下，由于線路電阻的存在，各DG分配好的負(fù)載功率在線路上額外產(chǎn)生了不同程度的能耗，從而降低功率分配的精度。此外，由于采集誤差、諧波注入和參數(shù)偏移等因素，實(shí)際系統(tǒng)的等效輸出阻抗難以精準(zhǔn)設(shè)計(jì)[24]。

針對(duì)DG不同容量配比的系統(tǒng)，中央控制器下發(fā)給各本地控制器的電流信號(hào)需要根據(jù)各DG的額定容量進(jìn)行修改，此時(shí)，將式(6)中的電流指令I(lǐng)avg改為式(10)中的I′avgi，即可實(shí)現(xiàn)不同容量配比下，各變換器輸出電流按比例精準(zhǔn)分配。

(10)

2.3 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析

根據(jù)圖2的等效電路圖和圖4(a)的控制框圖，以DG2為對(duì)象，得到雙電壓環(huán)控制下系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示。

圖5中：GiPI(s)為下垂控制電流環(huán)PI控制器的傳遞函數(shù)，比例積分系數(shù)為kiP、kiI；GuPI(s)為下垂控制電壓環(huán)PI控制器的傳遞函數(shù)，比例積分系數(shù)為kuP、kuI；G′uPI(s)為本文所提第二電壓環(huán)PI控制器的傳遞函數(shù)，比例積分系數(shù)為k′uP、k′uI；C為分布式電源直流母線濾波電容；Idc2ref為電流內(nèi)環(huán)的參考輸出電流；Ic2為濾波電容電流。

基于圖5所示的結(jié)構(gòu)框圖，根據(jù)梅遜增益公式推導(dǎo)得出第一電壓環(huán)控制和第二電壓環(huán)控制的傳遞函數(shù)，如式(11)和式(17)所示。

圖5 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖Fig.5 Structural block diagram of the control system

(11)

其中：

A1=kuPkiI+kuIkiP

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

其中：

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

本文采用的系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。

圖6和圖7分別給出了第一電壓環(huán)控制和第二電壓環(huán)控制傳遞函數(shù)對(duì)應(yīng)的Bode圖，測(cè)得的性能指標(biāo)參數(shù)結(jié)果如表2所示。從分析結(jié)果來(lái)看，第一電壓環(huán)和第二電壓環(huán)響應(yīng)時(shí)間都較快，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。

表1 系統(tǒng)參數(shù)Table 1 Parameters of the system

圖6 第一電壓環(huán)傳遞函數(shù)的伯德圖Fig.6 Bode diagram of the transfer function of the first voltage loop

圖7 第二電壓環(huán)傳遞函數(shù)的伯德圖Fig.7 Bode diagram of the transfer function of the second voltage loop

表2 性能指標(biāo)分析結(jié)果Table 2 Results of performance indicators

3 仿真分析

為驗(yàn)證本文所提控制算法的有效性，在Matlab/Simulink上構(gòu)建如圖1所示仿真系統(tǒng)。

3.1 傳統(tǒng)算法與改進(jìn)算法對(duì)比

本節(jié)算例中，系統(tǒng)參數(shù)如表1所示，公共負(fù)載為5 kW。圖8為傳統(tǒng)下垂控制的仿真結(jié)果，由于兩DG線路電阻不一致，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，由圖8(a)可知，兩DG輸出功率分別為2.61 kW和2.26 kW，存在明顯的均分誤差；由圖8(b)可知，系統(tǒng)母線電壓偏差較大。

圖8 傳統(tǒng)下垂控制的仿真結(jié)果Fig.8 Results of traditional droop control

圖9為引入第一電壓環(huán)后的仿真結(jié)果。由圖9(a)可知，在系統(tǒng)中引入本文所提改進(jìn)算法的第一電壓環(huán)后，兩DG輸出功率分別為2.46 kW和2.45 kW，基本可按其下垂系數(shù)比例實(shí)現(xiàn)1∶1分配；從圖9(b)可知，相較于傳統(tǒng)下垂控制，母線電壓有約0.5 V微小跌落。此時(shí)，添加第二電壓環(huán)，其仿真結(jié)果如圖10所示。圖10(a)與圖9(a)對(duì)比顯示，第二電壓環(huán)引入后，兩DG功率分別為2.48 kW和2.47 kW，分配比例變化不大，但整體數(shù)值有所提升，系統(tǒng)功率分配效果有所改善；圖10(b)與圖9(b)對(duì)比顯示，電壓提升效果明顯，可彌補(bǔ)第一電壓環(huán)帶來(lái)的弊端，且電壓偏差相較于傳統(tǒng)算法仍有較大提升效果。因此，本文所提控制策略能有效緩解傳統(tǒng)下垂控制功率分配精度與電壓偏差間的矛盾。

圖9 系統(tǒng)引入第一電壓環(huán)的仿真結(jié)果Fig.9 Results of the system with the first voltage loop

圖10 系統(tǒng)引入雙電壓環(huán)的仿真結(jié)果Fig.10 Results of the system with two voltage loops

3.2 負(fù)載突變時(shí)改進(jìn)算法的動(dòng)態(tài)性能分析

針對(duì)連線阻抗存在差異而導(dǎo)致傳統(tǒng)下垂控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率均分的問題，現(xiàn)有方案?jìng)?cè)重于解決穩(wěn)態(tài)均流而未能兼顧系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，從而可能出現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)緩慢、動(dòng)態(tài)分流偏差較大等問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響系統(tǒng)用電質(zhì)量。這一現(xiàn)象在系統(tǒng)負(fù)載突變時(shí)尤為顯著。

在本節(jié)算例中，公共負(fù)載在2 s前為5 kW，2 s時(shí)增大為10 kW，4 s時(shí)又降為5 kW，系統(tǒng)中其他參數(shù)如表1所示。

圖11為文獻(xiàn)[20]所提增量式下垂控制下DG功率分配的結(jié)果，可見，2 s和4 s，公共負(fù)載突變時(shí)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)且動(dòng)態(tài)過程中未能實(shí)現(xiàn)電流均分。圖12為本文所提改進(jìn)策略的分配結(jié)果，可見，負(fù)載突變時(shí)，經(jīng)過很短的時(shí)間，系統(tǒng)即可重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，且暫態(tài)過程中，兩DG出力始終一致。因此，本文所提改進(jìn)策略使系統(tǒng)擁有良好動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)分流特性。

圖11 文獻(xiàn)[20]所提增量式下垂控制的仿真結(jié)果Fig.11 Results with the incremental droop control method in Ref.[20]

圖12 本文所提控制策略的仿真結(jié)果Fig.12 Results with proposed control strategy

3.3 存在本地負(fù)載時(shí)改進(jìn)算法的仿真驗(yàn)證

在本節(jié)算例中，同時(shí)考慮各DG本地負(fù)載和公共負(fù)載存在的情況，系統(tǒng)中各DG本地負(fù)載與公共負(fù)載分布情況如表3所示。

表3 系統(tǒng)負(fù)載的分布情況Table 3 Load data of the system

采用傳統(tǒng)下垂控制的仿真結(jié)果如圖13所示，從圖13(a)可看出，當(dāng)且僅當(dāng)1 s前，兩DG線路電阻和本地負(fù)載均一致時(shí)，DG的輸出功率可以實(shí)現(xiàn)均分；而1 s之后，由于線路電阻和本地負(fù)載中有一個(gè)不一致或者兩者都不匹配，各DG的負(fù)載率均無(wú)法維持1∶1的配比精度，DG1輸出功率超過其額定值而重載運(yùn)行，DG2輸出功率低于其額定值而輕載運(yùn)行，DG輸出功率分配精度嚴(yán)重下降，同時(shí)系統(tǒng)電壓偏差情況進(jìn)一步惡化，如圖13(b)所示。圖14為采用本文方法的仿真結(jié)果，由圖14(a)可知，采用本文所提控制算法，不論是本地負(fù)載和公共負(fù)載均一致條件下，還是本地負(fù)載和公共負(fù)載不一致時(shí)，各DG均能按照1∶1的比例精準(zhǔn)分配，同時(shí)由圖14(b)可知，直流母線電壓始終可以維持在較高水平，用戶的供電質(zhì)量得以提升。因此，本文所提策略不僅適用于連線電阻不一致的情況，還適用于本地負(fù)載不一致或兩者均不一致的情況。

圖13 存在本地負(fù)載時(shí)傳統(tǒng)下垂控制的仿真結(jié)果Fig.13 Results of traditional droop controlin the presence of local load

3.4 DG容量不同時(shí)改進(jìn)算法的有效性驗(yàn)證

在本節(jié)算例中，設(shè)定DG1和DG2的容量配比為2∶1，則根據(jù)式(2)，兩下垂系數(shù)有Rd2=2Rd1=0.6，公共負(fù)載初始為5 kW，2 s時(shí)增至10 kW。

應(yīng)用傳統(tǒng)算法時(shí)兩DG輸出功率的分配情況如圖15所示，2 s前，顯然兩者的功率輸出較2∶1的配比仍有較大誤差；2 s后公共負(fù)載翻一倍，功率分配的誤差進(jìn)一步加大。圖16為采用本文所提方法的仿真結(jié)果，由圖16可知，2 s前以及2 s后公共負(fù)載突變情況下，兩DG均可精準(zhǔn)按2∶1的配比出力。因此，本文所提策略應(yīng)用于DG不同額定容量配比的系統(tǒng)中，仍可以實(shí)現(xiàn)各DG負(fù)載率相同。

圖14 存在本地負(fù)載時(shí)改進(jìn)算法的仿真結(jié)果Fig.14 Results of the improved droop controlin the presence of local load

圖15 DG容量不同時(shí)傳統(tǒng)下垂控制的仿真結(jié)果Fig.15 Results of traditional droop controlunder different DG capacities

圖16 DG容量不同時(shí)改進(jìn)算法的仿真結(jié)果Fig.16 Results of the improved droop controlunder different DG capacities

4 結(jié) 論

本文針對(duì)線路電阻不一致的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，將本地負(fù)載和公共負(fù)載突變等因素考慮在內(nèi)，分析了傳統(tǒng)下垂控制方法存在的缺陷，提出了一種基于雙電壓環(huán)補(bǔ)償?shù)闹绷魑⒕W(wǎng)下垂控制方法，通過對(duì)控制算法進(jìn)行仿真分析，得到以下結(jié)論：

1)本文所提控制策略可以消除線路電阻不一致和本地負(fù)載不匹配的影響，有效緩解功率分配與電壓偏差間的矛盾，適用于負(fù)荷功率均等分配和按比例分配的情況；

2)該策略增加了基于電流控制的電壓補(bǔ)償控制環(huán)，將電流分配問題轉(zhuǎn)化為電壓控制，無(wú)需修改下垂系數(shù)，而且僅通過電壓控制既實(shí)現(xiàn)了功率精準(zhǔn)分配，又改善了電壓跌落問題，控制更為簡(jiǎn)單有效；

3)該策略使系統(tǒng)擁有良好動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，具有良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)分流性能。