基于微分平滑理论的多直流电力弹簧电压平稳控制方法.pdfVIP

第44 卷 第14 期 2020 年7 月25 日 Vol.44No.14 Jul.25,2020 DOI：10.7500/AEPS20190710005 基于微分平滑理论的多直流电力弹簧电压平稳控制方法 薛 花，任春雷，王育飞，钦佳南，张宇华 （上海电力大学电气工程学院，上海市 200090） 摘要：为实现含高比例可再生能源情形下直流微电网母线电压的平稳控制，提出基于微分平滑理 论的多直流电力弹簧（DCES）协调控制方法。针对直流微电网多DCES非线性特性与多运行工 况，上层设计微分平滑控制方法，直接补偿非线性分量，确保在可再生能源出力波动、系统参数摄动 情形下直流母线电压平稳，提升系统稳定性与鲁棒性，同时为下层控制提供电感电流参考轨迹；下 层控制设计基于DCES工作模态的模型预测控制方法，通过简化寻优计算量，确保系统动态响应的 快速性，无需通信，即可实现电感电流参考轨迹跟踪与各段直流母线电压波动平抑。基于 MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。 关键词：直流微电网；直流电力弹簧；微分平滑控制；模型预测控制；直流母线电压控制 0 引言 优，计算量较大。文献［15-16］分别针对交流电力弹 簧（ACelectricspring，ACES）和DCES提出分布式 直流微电网中，高比例可再生能源发电的间歇 下垂控制方法，无需通信网络，只需本地信息就能实 性和随机性会造成直流母线电压波动，对用户侧电 ［1-3］ 现多电力弹簧协调控制，但线路阻抗的存在使得控 能质量影响显著 。直流电力弹簧（DCelectric 制精度受到影响 。文献 ［17-18］针对多并联型 spring，DCES）作为一种新的需求侧管理技术，能在 DCES和多ACES提出一种分布式协同控制策略， 可再生能源出力波动情形下平稳关键负载电压，提 仅与其相邻单元交换数据信息，通过一致性算法实 ［4-6］ 升用户侧电能质量 。但单个DCES储能容量有 现母线电压调节。文献［19-20］针对采用下垂控制 限，难以实现对整个直流微电网母线电压的有效支 方法、一致性算法的多ACES控制性能进行了分析 撑，因此布置多个DCES是实现直流微电网母线电 比较，实验结果表明一致性算法能够实现电压和频 ［7-9］ 压平稳、提升电能质量的可行方案之一 。但多 率的精确控制，但需通信辅助；下垂控制无需通信， DCES间的相互作用、线路或控制参数变化、可再生 但电压跟随存在偏差。现有文献多是从控制性能的 能源出力或负载功率大幅波动等会造成直流微电网 角度出发设计多电力弹簧协调控制器，未对系统全 功率分配不精确，进一步加剧母线电压波动，对系统 局稳定性进行考量，当存在外部不确定性扰动或系 稳定性造成不利影响［10-11］。因此，多DCES的协调 统参数摄动时，闭环控制系统的稳定性与鲁棒