直流微网中母线电压对直流负载影响
直流微网变增益专家自抗扰控制
第51卷第18期电力系统保护与控制Vol.51 No.18 2023年9月16日Power System Protection and Control Sept. 16, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.221740直流微网变增益专家自抗扰控制周雪松1，王馨悦1，马幼捷1，徐晓宁1，丰美丽2，问虎龙3(1.天津理工大学，天津 300384；2.天津安捷物联科技股份有限公司，天津 300392；3.天津瑞能电气有限公司，天津 300381)摘要：直流微网在分布式发电的有效利用中发挥重大作用。
为解决直流微网中存在的实时扰动影响双向DC-DC 变换器控制效果从而恶化电能质量的问题，提出了一种变增益专家自抗扰稳压控制。
首先，在状态观测器理论下设计专家系统，将其与扩张状态观测器有机结合，并且引入动态调节因子实现观测器增益的在线优化。
其次，利用系统在抗扰过程中的观测绝对误差与控制强度需求制定专家规则与变增益自抗扰控制策略，给出动态调节因子取值范围。
并且在观测跟踪性能、抗扰频域特性、噪声抑制、时变增益对系统抗扰性的影响等方面进行了理论分析，表明所提出的控制策略能够有效提升系统性能。
最后，经过仿真和实验验证，使用变增益专家自抗扰控制在多种工况下的性能均优于传统双闭环PI与LADRC控制。
关键词：双向DC-DC变换器；自抗扰控制；观测器增益；专家系统；抗扰性Expert system-changeable gain ADRC for a DC microgridZHOU Xuesong1, WANG Xinyue1, MA Youjie1, XU Xiaoning1, FENG Meili2, WEN Hulong3(1. Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Anjie IOT Technology Co., Ltd.,Tianjin 300392, China; 3. Tianjin Ruineng Electric Co., Ltd., Tianjin 300381, China)Abstract: The DC microgrid plays an important role in the effective utilization of distributed generation. To solve the problem that the real-time disturbance in a DC microgrid affects the control of the bidirectional DC-DC converter and worsens power quality, an expert system-changeable gain active disturbance rejection voltage stabilization control is proposed. First, the expert system is designed using state observer theory, and is organical combined with the ESO. A dynamic adjustment factor is introduced to realize the online optimization of the observer gain. Second, expert rules and changeable gain active disturbance rejection control strategies are formulated based on the observation absolute observation error and control strength demand of the system in the process of anti-interference, and the value range of the dynamic adjustment factor is given. In addition, the effects of observation tracking performance, disturbance rejection frequency domain characteristics, noise suppression and time varying gain on system immunily are analyzed theoretically.The analysis shows that the proposed control strategy can effectively improve the performance of the system. Finally, the simulation and physical experiment results show that the performance of ES-CGADRC is better than that of traditional double closed-loop PI and LADRC control in a variety of conditions.This work is supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China (No. 51877152).Key words:bidirectional DC-DC converter; active disturbance rejection control; observer gain; expert system; immunity0 引言近年来，随着能源革命的推进[1]，大量分布式电源[2]如太阳能、风力发电、燃料电池等广泛应用微网形式与大电网并网连接[3]。
基于自适应下垂调节的直流微网协调控制策略研究
基于自适应下垂调节的直流微网协调控制策略研究基于自适应下垂调节的直流微网协调控制策略研究摘要：随着地球环境的日益恶化和对能源安全的持续关注，直流微网作为分布式能源系统的重要组成部分，正逐渐受到人们的广泛关注。
为了实现直流微网的稳定运行和有效协调控制，本文基于自适应下垂调节的思想，提出了一种新的协调控制策略。
该策略通过自适应下垂调节机制，从不同方面对直流微网的各个节点进行协调控制，使得直流微网系统能够更好地应对外部环境变化和内部负载扰动。
仿真结果表明，该协调控制策略能够有效提高直流微网的运行性能和稳定性。
1. 引言直流微网是一种基于直流电网运行的分布式能源系统，具有能源互联网的特点，由于其高效能、环境友好等优势，逐渐成为未来能源系统的发展方向。
然而，直流微网面临着外部环境变化和内部负载扰动带来的运行控制挑战。
有效的协调控制策略对于确保直流微网的稳定运行至关重要。
2. 自适应下垂调节机制自适应下垂调节是一种基于功率平衡原理的电压调节方法。
当节点之间的功率变化时，插入节点间串联的下垂阻抗可以通过改变节点电压来实现功率平衡，从而实现节点之间的协调控制。
在直流微网中，通过自适应下垂调节机制，可以根据节点间的功率变化自动调整下垂阻抗的大小，使得节点电压能够在合理范围内进行调节，以适应外部环境变化和内部负载扰动。
3. 直流微网协调控制策略基于自适应下垂调节的直流微网协调控制策略主要包括两个方面：节点静态调节和节点动态调节。
3.1 节点静态调节节点静态调节是指对直流微网中的各个节点进行静态电压和功率的调节，以实现直流微网的稳定运行。
该调节过程包括以下几个步骤：首先，通过功率平衡原理分析直流微网中各个节点之间的功率关系，确定每个节点的功率调节范围；其次，通过自适应下垂调节机制，根据节点间的功率变化自动调整下垂阻抗的大小，实现节点间的协调控制；最后，对节点的电压和功率进行静态调节，使得直流微网中的电压和功率在合理范围内波动，以保证直流微网的稳定运行。
职业技能鉴定国家题库石化分库试题选编《维修电工》技师高级技师(一、判断题)
技师／高级技师·理论知识试题维修电工一、判断题1.为了保证晶闸管的可靠触发,外加门极电压的幅值应比U大几倍2。
使用门极强脉冲触发可解决串联晶闸管开通过程的动态均压问题。
正确答案:使用门极强脉冲触发可以迅速缩短开通时间,减少器件开通时间的差异.3。
晶闸管串并联时,通常采用先并后串的连接方法联接．正确答案:晶闸管串并联时,通常采用先串后并的连接方法联接.4。
晶闸管在遭受过电压时,会立即发生反向击穿或正向转折．(√)5.单结晶体管触发电路中,稳压管断开,电路能正常工作。
（×)正确答案:单结晶体管触发电路中,稳压管断开，电路不能正常工作。
6.可关断晶闸管(GTO）的开通和关断均依赖于一个独立的电源.(√)7.1GBT的耐压很高，但温度特性较差。
正确答案:１ＧＢT的耐压很高,且具有良好的温度特性。
ﻫ９.三相(√)8。
三相桥式整流电路实为三相半波共阴极组与共阳极组的串联．ﻫ桥式有源逆变电路中,需对a mｉn和Ｂｍｉｎ限制在不小于30°的范围内。
ﻫ10.直流电动机在逆变状态的特性是整流状态的延续。
ﻫ(√）ﻫ1１。
直流电动机从电动运行转变为发电制动运行,相应的变流器由整流转换成逆变，这过程是不能在同一组桥内实现的。
(√)１2.单相交流调压器对于电感性负载,控制角a的移相范围为0°～１80°。
正确答案：单相交流调压器对于电感性负载,控制角ａ的移相范围为中~1８0°。
１3．三相三线制交流调压电路比三相四线制调压电路应用更广泛.1４.在降压直流变换电路中,当满足一定的条件时,纹波电压的大小与负载无关15.改变三相桥式逆变电路晶体管的触发频率就能改变输出电压的频率。
（√）ﻫ(）16．改变三相桥式逆变电路晶体管的触发顺序就能改变输出电压的相序。
(√）17。
电压型逆变电路通常采用并联多重方式.18.三相桥式有源逆变电路正确答案:电压型逆变电路通常采用串联多重方式。
直流微电网的效率和经济性
直流微电网的效率和经济性1. 引言1.1 直流微电网的效率和经济性概述直流微电网是一种新型的电力系统，与传统交流电网相比，具有更高的效率和更好的经济性。
直流微电网通过直流电源供电，可以减少能量转换过程中的能量损耗，提高系统的能效。
直流微电网在能量管理方面更加灵活，可以更好地适应不同负荷需求，降低能量浪费。
直流微电网在提高能效和节约能源方面具有明显的优势。
在经济性方面，直流微电网的建设和运行成本相对较低。
由于直流设备比交流设备更简单，更容易维护和管理，直流微电网的运营成本较低。
直流微电网还能更好地应用可再生能源，如太阳能和风能，降低能源供应的成本。
直流微电网不仅有助于提高能效，还能在降低能源成本方面发挥积极作用。
直流微电网的效率和经济性优势使其成为未来能源领域的发展趋势。
通过进一步研究和推广直流微电网技术，我们可以更好地利用可再生能源，提高能源利用效率，降低能源生产和消耗的成本，实现可持续发展的目标。
2. 正文2.1 直流微电网的组成和运行原理对效率和经济性的影响直流微电网采用直流电源供电，避免了直流-交流-直流的能量转换过程，减少了能量损耗，提高了效率。
直流电池组、太阳能电池、风力发电机等直流电源可以直接接入直流微电网，减少了能源转换的损耗，降低了能源成本。
直流微电网中的直流负载也是为了提高效率和经济性而选择的。
直流负载的使用可以避免交流-直流-交流的能量转换，减少了损耗，并且可以根据电力需求来灵活调节负载，提高了电力利用率。
直流微电网中的直流配电网也采用了低压直流配电，减少了电能损耗，提高了电网效率。
直流微网中采用了智能电子设备来监控和控制电能流动，进一步提高了系统的效率和经济性。
直流微电网的组成和运行原理对效率和经济性有着明显的积极影响，通过降低能量转换损耗、优化负载管理和采用智能控制技术，可以提高系统的整体效率和经济性。
这也是直流微电网被认为是未来能源系统发展的一个重要方向的原因之一。
2.2 直流微电网与传统交流电网效率和经济性的比较直流微电网和传统交流电网在效率和经济性方面有许多不同之处。
带恒功率负载直流微电网母线电压稳定性控制研究
带恒功率负载直流微电网母线电压稳定性控制研究带恒功率负载直流微电网母线电压稳定性控制研究摘要：随着可再生能源的快速发展和智能电网技术的应用，直流微电网成为未来能源系统的重要组成部分，然而，由于直流电网的特殊性质，如电压波动和功率失衡等问题成为制约直流微电网稳定运行的关键因素。
本文针对带恒功率负载的直流微电网，对其母线电压稳定性控制进行了研究。
1. 引言直流微电网具有高效节能、增强可靠性和适应性强的特点，但由于可再生能源和恒功率负载的存在，导致电压波动严重影响系统的稳定性。
因此，对带恒功率负载直流微电网的母线电压稳定性进行深入研究具有重要意义。
2. 直流微电网的母线电压特性直流微电网的母线电压受到可再生能源和恒功率负载波动的影响，产生不稳定的电压波动。
为了保持系统的稳定性，需要对母线电压进行恰当的控制。
3. 母线电压稳定性控制方法3.1 电容器补偿方法通过增加适当的电容器来补偿直流微电网中电压波动的问题。
电容器能够吸收和释放能量，使得系统电压能够维持在稳定的范围内。
3.2 电感器补偿方法电感器补偿方法可以通过增加适当的电感器来降低母线电压的波动。
电感器能够吸收和保存能量，使得电压变化更平稳。
3.3 PID控制方法PID控制方法通过调节直流微电网中的控制参数，使得系统的母线电压在设定范围内保持稳定。
PID控制方法具有简单、可靠和实用的特点。
4. 实验结果分析通过实验对比不同的母线电压稳定性控制方法，分析其对直流微电网的影响。
结果显示，PID控制方法在保持母线电压稳定性方面具有更好的效果。
5. 结论本研究针对带恒功率负载的直流微电网母线电压稳定性进行了深入研究。
通过电容器补偿、电感器补偿和PID控制等方法，有效提高了直流微电网的母线电压稳定性。
然而，仍然需要进一步研究和优化控制方法，以应对更高功率密度和更复杂的电网运行条件。
6.通过本研究对直流微电网的母线电压稳定性进行了深入研究，通过电容器补偿、电感器补偿和PID控制等方法，有效提高了母线电压的稳定性。
直流微电网实际方案分析
科技资讯2015 NO.22SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION学 术 论 坛186科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION1 微电网的提出近年来世界各地接连发生大面积停电事故:2009年大型水电工程伊泰普坝供电系统突然瘫痪,让巴西、巴拉圭6700万人陷入停电状态;2012年印度三大电网相继瘫痪,超过一半地区电力供应中断,6亿多人受到影响;2012年飓风桑迪引发了60余起美国公民的死亡,造成7百万人停电,以及上百亿的损失等。
传统大电网成本高,运行难度大,难以适应用户越来越高的安全、可靠性和多样化供电的需求。
该文将从直流微电网优势切入,分析了直流微电网应用范围、实际案例,为今后中国含直流微电网的配电系统的发展提供参考。
微电网可孤岛或并网运行,能够提高用户侧的供电可靠性和分布式能源利用率,减少对大电网冲击,具有很好的经济和社会效益。
2 直流微电网的优势2.1 微电网结构由于传统电力系统和负荷都是交流电,目前大多微电网的研究都是围绕交流微电网而开展。
直流微电网在运行和控制上有着交流微电网无法比拟的优势。
直流微电网是以直流配电的形式,用公共直流母线将分布式电源、储能、负荷和控制管理等系统融合起来。
构成一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行的发配电系统,如图1所示。
2.2 直流微电网具有以下几个方面的优势:(1)分布式电源在接入直流微电网时只需要一次DC/DC或AC/DC变换,变换器控制简单、损耗小。
可以更直接、更高效的利用分布式电源;(2)微电网的直流母线也只需要通过一次DC/AC 逆变即可与外部电网并网连接。
结构简单控制方便;(3)直流微电网中的能量控制取决于直流母线电压,对潮流的控制更大程度上取决于电流,实现系统中心各单元间的协调控制;(4)直流微电网中的储能装置可以跟踪负荷的变化为迅速反应,从而平衡系统中的能量变化;以及在孤岛运行时,为负荷提供持续的供电,不受大电网故障的影响;(5)目前电网中的直流负荷越来越多,如地铁等交通工具、通讯设备和云计算数据中心服务器、直流家用电器以及LED照明等。
直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略
直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略随着新能源技术的快速发展，微网作为一种智能电网系统，正受到越来越多的关注。
直流微网作为微网的一种形式，其优点在于具备高效性、稳定性以及更好的可控性。
但是，直流微网中存在环流问题，因此，必须采用适当的控制策略来抑制这种环流现象。
本文将从直流微网的基本架构、环流控制问题以及并联变流器的应用等方面，对可抑制环流的并联变流器控制策略进行详细讨论。
1.直流微网基本架构和环流现象直流微网是一种基于直流电网连接的小规模电力系统，包括发电机、负荷、储能装置和直流母线等主要组成部分。
其中，发电机和负荷的连接通过并联变流器实现，而储能装置则通过逆变器实现。
直流微网中的环流问题是由于并联变流器工作时，由于在负载变动过程中，可能会产生电流，导致环路电流的流动而形成的。
由于环路电流的存在，会造成直流微网系统的能量损失，降低微网系统的运行效率，因此对其进行抑制是非常必要的。
2.环流控制问题对于直流微网中的环流问题，可以从两个方面进行控制，一是硬件层面，通过合理的系统设计和选型，降低环路电流的存在，二是软件层面，通过电流控制和电压控制等方法进行环流控制。
硬件层面在直流微网的设计中，需要考虑环流的抑制因素。
为了降低环路电流的存在，需要选择合适的功率器件以避免不必要的损耗；同时应该使用合适的电阻器、电感器、电容器等连接元件，来保证电路的稳定性和可靠性。
另外，通过选择合适的电源、负载或储能装置也可以降低环路电流的存在。
软件层面在直流微网软件控制层面，可以通过电压控制或电流控制等方法，对环流进行控制。
一般来说，多数控制策略都是基于电流控制的方式进行的，因此本文重点介绍电流控制策略。
电流控制策略电流控制策略主要是通过控制并联变流器的输出电流大小和方向，实现对直流微网中环路电流的抑制。
其中，最常用的电流控制策略是基于“直接电流控制”和“间接电流控制”两种方式进行。
直接电流控制直接电流控制是指，在并联变流器控制器中，通过电流传感器实时测量电流，得出负载电流和环路电流，然后直接控制输出电流大小和方向，以抑制环路电流的存在。
dc-bank系统几种技术线路的比较
DC-BANK系统几种技术线路的比较随着变频技术的逐渐成熟和广泛的应用，变频器由于电网电压骤降而引起的变频器低电压保护跳闸问题越来越突出，连续生产型企业中该问题尤为突出，这就急需一种可靠的备用电源来保证一些重要负荷的变频器在电网瞬时或短时波动时不跳闸停机。
DC-BANK 系统就是在充分考虑了变频器自身特点后设计的一种后备式直流不间断电源系统。
DC-BANK技术发展到今天，主切换回路上RTM（电力衔接模块）可分为3种不同的技术线路，分别为晶闸管、BOOST和GCplus技术。
下面就DC-BANK这几种技术线路做一些比较，具体如下：技术规范晶闸管技术BOOST技术GCPULS技术系统组成系统由储能单元、充电器、RTC-101压差控制电子开关、DGPS母线接地保护器、监控单元、执行单元和监测软件等组成。
系统由储能电源、充电器、直流升压模块、监控单元等组成。
系统由储能电源、充电器、GCPULS隔离稳压模块、执行单元、监控单元等组成。
核心技术直流压差控制开关模块单向晶闸管在直流电源中的应用已经很广泛，它的驱动电路已经为大家所熟知。
有很多单向晶闸管驱动电路都是通过对负载侧的直流电压进行A/D采样后，经PLC的CPU比较处理，当负载侧电压达到设定值时，再输出一个控制信号电压，加在晶闸管的门极G和阴极K之间，通过这个电压来达到触发晶闸管导通的目的。
这种电路复杂，元件繁多，在控制晶闸管导通过程中增加了延时（2ms BOOST升压模块直流升压模块采用大功率器件IGBT组成的直流升压电路DC- Boost，单台输出功率大，电压稳定可根据现场电网电压及变频器类型可调。
控制变频器在晃电或停电时由交流供电转为直流供电的瞬时转换。
RTM转换控制器的使用可以有效避免电池组放电的软特性，避免随着电GCplus15 RTM模块以上），因为A/D转换和CPU处理,都需要时间，而且因为电路复杂，增加了故障率，这种控制电路不但需要提供外部电源供电，而且在对晶闸管的门极加控制电压时还要进行隔离，否则因为晶闸管的回路电压过高，会损坏控制电路。
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关管和理想续流二极管，ａ和Ｐ两点间的电压为”。Ｃ和Ｐ两点间
的电压为”…考虑负载为５欧姆纯电阻州“。。
式中：Ⅱ为常量，ｕ。为锯齿波峰值（这里口取１） 故而可得出占空比关系如下：
。＝瓦Ｕｂ
电压。
＝一
ａＵ。
Ｕ６
注意此时占空比是稳态情况下 的占空比，Ｕ。为控制器的输出
对占空比求全微分，得出如下方程式： 图３考虑寄生参数的等效电路
１＋鲁）￡ｃ；＋（Ｒｓ．Ｃ＋ＲｃＣ＋百Ｌ＋ＲＥ尺ＲｃＣ，、Ｉｓ＋百ＲＥ＋・
６６
Ｅｌｅｃｔｄｃａｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
ｍＨ，Ｃ＝２ ３５０ ｕＦ，Ｒ。＝０．０３ Ｑ，Ｒ＝５ ０００ Ｈｚ。
ｎ，输出电压％
Ｖ，频率．ｆ＝７
经过计算可得ＰＩ调节器的传递函数为：
万方数据
电力系统及其自动化
Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
ｏｆ施几如町ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，
Ａｎｈｕｉ
ｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｄｅ
ｎｏｔ
ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｈｅｆｅｉ
２３０００９，Ｃｈｉｎａ）
ｃａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ＤＣ ｍｉｃｒｏ ｇｒｉｄ。Ｂｅｃａｕｓｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｌｏｗ ｉｓ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｅｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎｐｕｔ ａｎｄ
Ｔｈｅ Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ Ｂｕｓ Ｖｏｌｔａｇｅ
ｔｈｅ ＤＣ Ｌｏａｄ ｆｏｒ ＤＣ Ｍｉｃｒｏ Ｇｒｉｄ
Ｘｉｎ—ｂｉｎｇ，ＱＩＡＯ
Ｌｏｎｇ—ｙａｎｇ
ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏ－ｒｏｎｇ，ＷＡＮＧ
（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｈｅｆｅｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｓ弘ｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ
ｔｈｅ ＤＣ Ｒ．Ｕｃｈｉｄａ．ＤＣ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎ—Ｔｒｏｌ ｏｆ
１位
专ｌＯＯ
≥ ９８ ０
……ｊ．厂
ｔ
Ｕ。＝ａＵ。。
ＢＵＣＫ降压型电路进行连接。
１．１
将ＢＵＣＫ电路平均化
为了保证模型的精确性，本次建模考虑ＢＵＣＫ变换器中主要
元器件的寄生参数，主要包括：滤波电容的寄生电阻Ｒ。，滤波电 感的寄生电阻及电路中线路电阻之和尺。，开关管导通压降Ｆ，以 及续流二极管导通压降Ｋ和等效电阻心，把这些参数全部考虑 进去后，变换器的等效电路如图３所示。ｓ１和ｓ２分别为理想开
ＢＵＣＫ平均值等效电路图
小信号建模的前提是低频，低纹波，小波动（波动幅值远远小 于稳态直流幅值），在这个前提下，由上述的等效电路，得出下列 等式关系，将稳态量和小信号量分离，同时由于假定为小信号波 动，故线性化时可将两个小信号的乘积忽略掉，这样剩下的就是 线性小信号模型，得到的传递函数如下： 图５加入前馈的电压负反馈的复合控制系统结构图
ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ
ｔｏ
ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｂａｎｌａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｕｓ，ｔｈｅ ＤＣ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ｓｕｂｊｅｃｔ
ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｍａｌｌ—ｓｃａｌｅ ｍｕｔａｔｉｏｎｓ．Ｉｎ
ｄ＝△（瓮）＝瓦１圹孤Ｕｂ‰＝瓦１（圹舭ｉｎ）
由此可以得出ｕ．。加到控制系统的中间环节为口Ｄ，从Ｈ。到占空比 ｄ之间的中问环节为１／ａＵ。加入电压前馈后的小信号模型结 构如图３所示。
由图５可知，若令Ｇ。。（ｓ）一等Ｇ。。（ｓ）＝０，此时母线电压波
动对输出电压没有影响，即实现对母线电压扰动的全补偿。
图４
收稿日期：２０１２—０５—１０
图１直流微网结构图 定范围内，母线电压波动不超过额定值±５％的能力旧ｏ。控制 直流微网中的母线电压稳定，就可以控制微网稳定运行，如果发 生母线电压失稳，很可能会导致保护动作或甩负荷，甚至还会影 响大电网的正常运行。””。现有多种方法可以保证母线电压的 稳定，例如每一个微电源并人直流母线时都要对其输出电压的稳 定性进行控制，使其达到一定标准，直流微网中的蓄电池也起到 维持直流母线电压的稳定作用，也可以在母线输出侧添加一个电 压平衡器来优化输出的母线电压，或者并接一个大的输出电容以 改善母线电压的质量，但是即便对直流母线电压采取了各种保护 措施来维持其稳定性，当挂载在母线电压上的设备或微电源投入 或切除时，直流母线电压还是会有小范围的波动和突变，本文的 研究目的就是在直流母线电压波动和小的突变情况下来维持挂
ｒｅｓｕｈｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ
ｂｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ
ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ｏｎ
ＤＣ ｌｏａｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＣ ｍｉｃｒｏ ｇｒｉｄ；ＤＣ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ；ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｌａｗ；ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ；ＤＣ－ＤＣ
０
引
言
微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关 负荷、监控和保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够 实现自我控制、自我保护和自我管理的自治系统，既可以与外部 电网并网运行，也可以独立运行。以直流方式传输的就叫直流微 网，以交流方式传输的就叫交流微网。与传统交流微网相比，直 流微网拥有显著优点：（１）直流微网中自身多种微型电源与直 流母线的连接方式更为简便，不必考虑交流微网中输出电压的频 率和相位等问题。（２）对直流微网的控制只决定于直流母线电 压，对交流微网的控制更大程度上取决于电网电流，因此直流微 网更容易实现各微电源间的协同控制。（３）当大电网发生故障 时，直流微网能快速地与大电网分离，并能够通过自身的能量源 维持本系统正常运行。（４）分布在负载侧的变流装置可以保证 很高的供电可靠性和电能质量。（５）发电功率和负荷功率的调 整变化在直流微网中可以作为一个整体进行协同管理和补偿”。。 在直流微网中，系统中由于不用考虑无功功率的流动，电压 就成为反映系统功率平衡的唯一指标。直流微网的电压稳定可 以定义为：当系统受到外界于扰时，要将直流母线电压保持在一
电力系统及其自动化
Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏ——ｎ
！皇墨皇兰兰竺！！兰竺兰兰兰！竺
直流微网中母线电压对直流负载影响
张国荣，王新兵。乔龙洋 （教育部光伏系统工程研究中心，合肥工业大学能源研究所。安徽合肥２３０００９） 摘要：在直流微网中，由于没有无功功率的流动，电压成为反映系统功率平衡的唯一指标，当设备投入和从母线上切除时，直流母线 电压会有波动和小范围的突变，母线电压的变化会对直流负载有很大的影响，为了使此时挂接在直流微网上的直流设备仍能 正常工作，必须尽量消除直流母线电压的扰动对直流负载输出端的影响。采用能量守恒法建立ＤＣ／ＤＣ的小信号模型，用前馈 加反馈的控制策略来消除直流母线电压波动对输出负载的影响。通过仿真对控制策略进行了模拟，并通过实验近似对理论进 行了验证。实验结果表明控制方法可以近似消除母线电压对直流负载的影响。 关键词：直流微网；直流母线电压；能量守恒法；前馈；直流变换器 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ・ｉｓｓｎ．１０００—３８８６．２０１３．０２．０２２ ［中图分类号］ＴＭ６４ ［文献标志码］Ａ［文章编号］１０００—３８８６（２０１３）０２—００６５—０３ ｏｎ
ｃａｎ
ＤＣ ｌｏａｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ｂｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｔｅｓｔｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｃａｎ
万方数据
！皇墨皇翌兰！！！！！竺竺兰兰竺！塑
接在直流母线上的直流负载输出电压的稳定性卜“。 １
电力系统及其自动化
Ｐ——ｏ—ｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
（此时２（。）：ｏ）
ＢＵＣＫ降压型ＤＣ—ＤＣ变换器小信号模型的
假定挂
建立
接在母线上亘 的直流负载 为５欧姆的 电阻，母线 与负载通过
图２
３系统仿真结果
ＢＵＣＫ降压型ＤＣ—ＤＣ变换器直流母线电压Ｕ，。＝１８０ Ｖ（这 里为了模拟直流母线电压的波动，采用三相整流桥输出的直流电 压作为母线电压），Ｆ＝２ Ｖ，Ｋ＝０．３５５
０８ Ｑ，Ｌ＝Ｉ ＝１００ Ｖ，Ｒｄ＝０．００６ Ｑ，Ｒ。＝０．
Ｇ。。（ｓ）＝掣＝
＾／、
ＩＸ。。（Ｓ）
Ｄ（１＋Ｒ，Ｄ）
１．２按能量守恒法对ＢＵＣＫ电路进行小信号建模
图４所示的等效电路。（１一Ｄ）Ｋ为续流二极管导通时等效 压降Ｋ按能量守恒定律折算到电感支路上的对应压降，ＤＫ为开 关管导通时等效压降Ｆ按能量守恒定律折算到电感支路上的对 应压降，（１一Ｄ）死为续流二极管导通时等效电阻峨按能量守恒 定律折算到电感支路上的对应电阻’１…。
ｏｎ
ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｔｔａｃｈｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＤＣ ｂｕｓ ｗｏｒｋ ｎｏｒｍａｌｌｙ，Ｗｅ ｍｕｓｔ ｔｒｙ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ＤＣ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｏｆ ｏｕｔｐｕｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
Ｇ小）：掣：
ｄ（ｓ）
Ｕ。。（１＋Ｒ。Ｃｓ）
１＋等）ＬＥ＋（％ｃ＋ＲｃＣ＋百Ｌ＋ＲＦ尺ＲｃＣ，Ｉｓ＋鲁＋・
（此时ｕ．。（ｓ）＝０）（注：Ｒ。＝Ｒ￡＋（１一Ｄ）尺ｄ） ＢＵＣＫ型直流负载主电路图
２控制策略原理
采用输入电压前馈加反馈的控制策略来抑制输入电压扰动 对直流负载的影响。电压前馈就是在电路中把输入电压通过一 个中间环节引入到控制系统中，消除输入电压的波动对输出负载 的影响以改善系统性能。传统的电压模式控制中，占空比是通过 反馈环节固定的锯齿波与给定电压比较产生的，输入电压前馈的 控制方式是将锯齿波的产生与输入电压线性相关（即使锯齿波 的峰值电压与输入电压成比例关系）。“。１…。有下式：