多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略.pdfVIP

第46 卷 第23 期 2022 年12 月10 日 Vol.46No.23 Dec.10,2022 DOI：10.7500/AEPS20220104006 多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略 1 1 1 1 2 3 谢路耀 ，温会明 ，张有兵 ，魏 春 ，陈 怡 ，朱 凯 （1. 浙江工业大学信息工程学院，浙江省杭州市 310023；2. 浙江工业大学之江学院，浙江省绍兴市 312030； 3. 浙江日风电气股份有限公司，浙江省杭州市 311121） 摘要：在直流微电网功率变换系统(PCS)的控制方法中，虚拟直流电机(VDCM)控制具有为系统提 供额外惯性和阻尼支撑的优势，但多机并联系统的功率协调分配控制问题尚待深入研究。文中提 出一种基于VDCM的多层协同控制策略，能够实现多VDCM总输出功率的高、低频分量解耦和按 需分配。首先，详细分析了VDCM控制策略下单机系统的运行特性，将其等效为一个含延迟环节 的可控电压源，同时引入电压电流双环控制器改善了传统单电流环VDCM控制性能受制于电枢电 阻参数的问题。其次，给出了一种三层级VDCM功率协调分配控制策略，实现了多VDCM总输出 功率的高、低频分量解耦和按需分配。最后，给出了多层协同控制框架下各控制层参数的优化设计 方法和步骤。基于MATLAB/Simulink仿真平台和dSPACE 实验平台的双机并联系统的测试结 果表明，所提方法具有较好的功率协调分配性能。 关键词：直流电网；微电网；虚拟直流电机；功率变换系统；功率分配 0 引言 高系统稳定性上具有优势。 目前，针对多VDCM并联系统的功率协调控制 与交流电网相比，直流电网不存在无功损耗和 问题的研究尚不够深入。文献［20］提出了一种基 谐波等固有问题，而且还具有高效率、高可控性和低 ［1-3］ 于荷电状态（SOC）的VDCM多层功率协调分配控 控制复杂度等优势 。多变换器的功率协调分配 制策略，并联机组能够根据各自的SOC进行静态功 问题是加强直流微电网可扩展性、系统稳定性的关 ［4-6］ 率分配，同时消除直流母线电压的静态偏差，但其未 键问题 。传统直流微电网常采用下垂控制达到 ［7-8］ 讨论动态功率的分配问题。文献［21］通过将阻尼 各分布式单元之间功率协调分配的目的 ，但其输 系数和惯性常数设置为固定配比实现了双机系统间 出特性不具有惯性，无法为直流微电网系统提供惯 动静态功率都按某一固定比例分配，但难以拓展到 性支撑 。虚拟直流电机 （virtual DC machine， 多台功率变换系统（powerconversionsystem，PCS） VDCM）控制策略通过模拟直流电机的外特性，可 并联的情况，也未讨论各并联机组惯量常数、阻尼系 以同时为系统提供惯性和阻尼，增强了母线电压的 ［9-11］ 数与直流系统等效下垂系数、惯性常数等系统性能 稳定性 ，为该问题的解决提供了新的思路。 参数的关系。 目前，学术界主要针对VDCM的单机控制策略