本發(fā)明涉及分布式電源控制領(lǐng)域，具體涉及一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法。

背景技術(shù)：

分布式電源系統(tǒng)是由分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置等組成的新的電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)，具有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。隨著分布式電源系統(tǒng)中直流負(fù)荷的不斷增加，且光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)等裝置本身也為直流輸出，交直流混合分布式電源系統(tǒng)成為分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。DC/AC變換器作為連接交直流混合分布式電源系統(tǒng)中直流母線和交流母線的變換裝置發(fā)揮著重要作用，隨著分布式電源系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，DC/AC變換器需要以并聯(lián)運(yùn)行的方式滿足交直流混合分布式電源系統(tǒng)運(yùn)行的需求。

目前交直流混合分布式電源系統(tǒng)中并聯(lián)DC/AC變換器采用信號(hào)互聯(lián)的方式由上位機(jī)或其中一臺(tái)主DC/AC變換器控制的方式運(yùn)行。根據(jù)直流母線側(cè)各分布式電源和負(fù)荷功率實(shí)際工況，選擇合理數(shù)量的DC/AC變換器運(yùn)行，其他DC/AC變換器停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率最優(yōu)。這種采用上位機(jī)集中控制和主DC/AC變換器主從控制的方法基于通信信號(hào)互聯(lián)展開(kāi)，當(dāng)通信線路有較大時(shí)延或發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)將無(wú)法正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且設(shè)計(jì)步驟簡(jiǎn)單，且本方法改進(jìn)策略基于傳統(tǒng)電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制策略展開(kāi)，僅是通過(guò)調(diào)節(jié)DC/AC變換器既有參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，具有較強(qiáng)的可行性。其次，采用本方法的分布式電源管理系統(tǒng)并聯(lián)DC/AC變換器能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際狀態(tài)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)滿足依次投入和切除，避免了多并聯(lián)DC/AC變換器同時(shí)非滿載運(yùn)行工況，提高了分 布式電源系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法，所述方法用于對(duì)混合分布式電源系統(tǒng)中的DC/AC變換器進(jìn)行自動(dòng)功率分配；所述DC/AC變換器依次并聯(lián)且均連接交流母線與直流母線；所述DC/AC變換器為雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)；所述雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)包括直流電壓外環(huán)及并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)；所述方法包括如下步驟：

步驟1.簡(jiǎn)化所述DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)；

步驟2.根據(jù)簡(jiǎn)化后的所述DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)，得到閉環(huán)傳遞函數(shù)；

步驟3.設(shè)置所述閉環(huán)傳遞函數(shù)中的調(diào)節(jié)系數(shù)；

步驟4.調(diào)節(jié)直流電壓外環(huán)控制響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)所述DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配。

優(yōu)選的，所述步驟1包括：

根據(jù)所述DC/AC變換器的并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)與直流電壓外環(huán)的調(diào)節(jié)速度關(guān)系，簡(jiǎn)化所述DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)；即在所述直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度時(shí)，所述并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)實(shí)時(shí)發(fā)送無(wú)差值跟蹤電流指令。

優(yōu)選的，所述步驟2包括：

根據(jù)簡(jiǎn)化后的所述DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)，得到閉環(huán)傳遞函數(shù)G(s)：

其中，T_v＝k_pv/k_iv且T_v為直流電壓PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)積分時(shí)間常數(shù)；k_pv為DC/AC變換器電壓環(huán)比例系數(shù)；k為DC/AC變換器輸入、輸出電流峰值比例系數(shù)；T_S為DC/AC變換器直流側(cè)電壓采樣濾波時(shí)間常數(shù)；s為微分算子；C為DC/AC變換器中間直流側(cè)電容值。

優(yōu)選的，所述步驟3包括：

確定所述閉環(huán)傳遞函數(shù)G(s)中的電壓環(huán)比例系數(shù)k_pv為影響所述直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度的所述調(diào)節(jié)系數(shù)；并將并聯(lián)的全部所述DC/AC變換器的電壓環(huán)比例系數(shù)k_pv設(shè)置為不同值。

優(yōu)選的，所述步驟3中的所述電壓環(huán)比例系數(shù)k_pv的值設(shè)置的越大，所述DC/AC變換器的電壓環(huán)增益越高、帶寬越寬且動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快；

所述電壓環(huán)比例系數(shù)k_pv的值設(shè)置的越小，所述DC/AC變換器的電壓環(huán)增益越低、帶寬越窄且動(dòng)態(tài)響應(yīng)越慢。

優(yōu)選的，所述步驟4包括：

4-1.當(dāng)直流母線側(cè)功率發(fā)生變化使得直流母線電壓發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，先發(fā)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)的所述DC/AC變換器直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)最先達(dá)到飽和，得到輸出電流指令；

4-2.根據(jù)所述輸出電流指令，控制先發(fā)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)的所述DC/AC變換器滿載運(yùn)行；

4-3.并聯(lián)的全部所述DC/AC變換器根據(jù)直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)由大到小依次啟動(dòng)并到達(dá)滿載運(yùn)行，直到出現(xiàn)一個(gè)所述DC/AC變換器的投入使得系統(tǒng)功率平衡，停止繼續(xù)啟動(dòng)；

4-4.設(shè)置處于啟動(dòng)狀態(tài)中的最后一個(gè)所述DC/AC變換器穩(wěn)定直流母線側(cè)電壓運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)所述DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法，簡(jiǎn)化DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)；根據(jù)簡(jiǎn)化后的DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)，得到閉環(huán)傳遞函數(shù)；根據(jù)閉環(huán)傳遞函數(shù)，得到調(diào)節(jié)系數(shù)；設(shè)置調(diào)節(jié)系數(shù)；調(diào)節(jié)直流電壓外環(huán)控制響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配。本發(fā)明提出的方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且設(shè)計(jì)步驟簡(jiǎn)單，且改進(jìn)策略基于傳統(tǒng)電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制策略展開(kāi)，僅通過(guò)調(diào)節(jié)DC/AC變換器既有參數(shù)即實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，具有較強(qiáng)的可行性。其次，分布式電源管理系統(tǒng)并聯(lián)DC/AC變換器能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際狀態(tài)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)滿足依次投入和切除，避免了多并聯(lián)DC/AC變換器同時(shí)非滿載運(yùn)行工況，提高了分布式電源系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，本方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且設(shè)計(jì)步驟簡(jiǎn)單，且本方法改進(jìn)策略基于傳統(tǒng)電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制策略展開(kāi)，僅是通過(guò)調(diào)節(jié)DC/AC變換器既有參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，具有較強(qiáng)的可行性。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，采用本方法的分布式電源管理系統(tǒng)并聯(lián)DC/AC變換器能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際狀態(tài)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)滿足依次投入和切除，避免了多并聯(lián)DC/AC變換器同時(shí)非滿載運(yùn)行工況，提高了分布式電源系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的分配方法中步驟5的流程示意圖；

圖3是分布式電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是并聯(lián)DC/AC控制原理框圖；

圖5是本發(fā)明的一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法的具體應(yīng)用例中的并聯(lián)DC/AC控制原理簡(jiǎn)化框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配方法，方法用于對(duì)混 合分布式電源系統(tǒng)中的DC/AC變換器進(jìn)行自動(dòng)功率分配；DC/AC變換器依次并聯(lián)且均連接交流母線與直流母線；DC/AC變換器為雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)；雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)包括直流電壓外環(huán)及并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)；包括如下步驟：

步驟1.簡(jiǎn)化DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)；

步驟2.根據(jù)簡(jiǎn)化后的DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)，得到閉環(huán)傳遞函數(shù)；

步驟3.設(shè)置閉環(huán)傳遞函數(shù)中的調(diào)節(jié)系數(shù)；

步驟4.調(diào)節(jié)直流電壓外環(huán)控制響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配。

其中，步驟1包括：

根據(jù)DC/AC變換器的并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)與直流電壓外環(huán)的調(diào)節(jié)速度關(guān)系，簡(jiǎn)化DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)；即在直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度時(shí)，并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)實(shí)時(shí)發(fā)送無(wú)差值跟蹤電流指令。

其中，步驟2包括：

根據(jù)簡(jiǎn)化后的DC/AC變換器的控制結(jié)構(gòu)，得到閉環(huán)傳遞函數(shù)G(s)：

其中，T_v＝k_pv/k_iv且T_v為直流電壓PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)積分時(shí)間常數(shù)；k_pv為DC/AC變換器電壓環(huán)比例系數(shù)；k為DC/AC變換器輸入、輸出電流峰值比例系數(shù)；T_S為DC/AC變換器直流側(cè)電壓采樣濾波時(shí)間常數(shù)；s為微分算子；C為DC/AC變換器中間直流側(cè)電容值。

其中，步驟3包括：

確定閉環(huán)傳遞函數(shù)G(s)中的電壓環(huán)比例系數(shù)k_pv為影響直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度的調(diào)節(jié)系數(shù)；且將并聯(lián)的全部DC/AC變換器的電壓環(huán)比例系數(shù)k_pv設(shè)置為不同值；

其中，k_pv值越大的DC/AC變換器的電壓環(huán)增益越高、帶寬越寬且動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快；

k_pv值越小的DC/AC變換器的電壓環(huán)增益越低、帶寬越窄且動(dòng)態(tài)響應(yīng)越慢。

如圖2所示，步驟5包括：

5-1.當(dāng)直流母線側(cè)功率發(fā)生變化使得直流母線電壓發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，先發(fā)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)的DC/AC變換器直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)最先達(dá)到飽和，得到輸出電流指令；

5-2.根據(jù)輸出電流指令，控制先發(fā)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)的DC/AC變換器滿載運(yùn)行；

5-3.并聯(lián)的全部DC/AC變換器根據(jù)直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)由大到小依次啟動(dòng)并到達(dá)滿載運(yùn)行，直到出現(xiàn)一個(gè)DC/AC變換器的投入使得系統(tǒng)功率平衡，停止繼續(xù)啟動(dòng)；

5-4.設(shè)置處于啟動(dòng)狀態(tài)中的最后一個(gè)DC/AC變換器穩(wěn)定直流母線側(cè)電壓運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)DC/AC變換器的自動(dòng)功率分配。

本發(fā)明提供一種分布式電源系統(tǒng)用儲(chǔ)能變流器雙模式運(yùn)行控制方法的具體應(yīng)用例，如下：

如圖3所示的交直流混合分布式電源系統(tǒng)并聯(lián)DC/AC變換器自動(dòng)功率分配策略基于傳統(tǒng)DC/AC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展開(kāi)；圖3中，DC/AC1、DC/AC2、DC/AC3為連接交流母線和直流母線的3個(gè)并聯(lián)DC/AC變換器。

如圖4所示，采用直流電壓外環(huán)和并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)，兩層調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)均采用PI調(diào)節(jié)方式，直流電壓外環(huán)用于穩(wěn)定直流母線側(cè)電壓和決定并聯(lián)DC/AC變換器的投切順序，并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)根據(jù)直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)電流輸出；

其中，圖4中Vdc_ref為直流側(cè)設(shè)定值；Vdc為直流電壓實(shí)際值。i為DC/AC變換器輸出電流實(shí)際值；kpv為DC/AC變換器電壓環(huán)比例系數(shù)；kiv為DC/AC變換器電壓環(huán)積分系數(shù)；kpi為DC/AC變換器電流環(huán)比例系數(shù)；kii為DC/AC變換器電流環(huán)積分系數(shù)；L為DC/AC變換器輸出濾波器；K為DC/AC變換器輸入、輸出電流峰值比例系數(shù)；C為DC/AC變換器中間直流側(cè)電容容值；Ts為DC/AC變換器直流側(cè)電壓采樣濾波時(shí)間常數(shù)；

由于DC/AC變換器控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度，在此討論電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度時(shí)可以假設(shè)電流環(huán)能夠?qū)崟r(shí)無(wú)差跟蹤電流指令，因此簡(jiǎn)化圖4所示并聯(lián)DC/AC控制框圖得到圖5。

由圖5可以得直流電壓調(diào)節(jié)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

式中T_v＝k_pv/k_iv，Tv為直流電壓PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)積分時(shí)間常數(shù)。

由直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)閉環(huán)傳遞函數(shù)可知，直流電壓外環(huán)調(diào)節(jié)速度主要受調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)比例系數(shù)kpv決定，DC/AC變換器的電壓環(huán)比例系數(shù)kpv越大，電壓環(huán)增益越高，帶寬越寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快。

當(dāng)直流母線側(cè)功率發(fā)生變化，直流母線電壓發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快的DC/AC變換器直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)最先達(dá)到飽和，輸出電流指令I(lǐng)peak，控制DC/AC變換器滿載運(yùn)行。

并聯(lián)DC/AC變換器可以根據(jù)直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)由大到小依次啟動(dòng)并到達(dá)滿載運(yùn)行，直到一個(gè)DC/AC變換器的投入使得系統(tǒng)功率平衡，最后投入的DC/AC變換器非滿載運(yùn)行，具備電壓調(diào)節(jié)能力，由最后投入的DC/AC變換器穩(wěn)定直流母線側(cè)電壓運(yùn)行。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。