CN105071374A - 基于Matlab的直流配电系统分层均流控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流配电系统中直流侧的分层均流控制系统，包括两DC/DC变换器、电流测量模块、显示模块及负载，两DC/DC变换器镜像对称设置，DC/DC变换器(1)及DC/DC变换器(2)的I0接口共同连接一元素求和模块的输入端，该元素求和模块的输出端连接增益模块，增益模块的输出端分别连接DC/DC变换器(1)、DC/DC变换器(2)的通讯接口及Scope3模块。本发明使系统直流侧中流过不同负载的电流近似相等，避免发生有的电源过载而有些电源轻载的状况，从而达到合理适当利用资源的目的。
Description
技术领域
本发明属于直流输电并网领域领域，尤其是一种基于Matlab的直流配电系统分层均流控制系统。
背景技术
随着电力系统的发展，直流配电系统越来越成为未来的发展趋势。直流配电系统的特征是系统中的分布式电源、储能装置、负荷等均通过电力电子变换装置连接至直流母线，直流母线再通过DC/AC逆变装置连接至外部交流电网。与交流电网相比，直流微电网有许多优点。
1)越来越多的用电设备采用直流电，需将交流电转换为直流电，所有微处理器均需要采用直流方式供电，许多用电设备的内部均工作于直流电源。
2)分布式发电产生直流电。
3)直流配电可促进数据中心节能。
4)先进的逆变器和电力电子技术使直流电可更容易、更高效的变换为交流电和不同的电压等级。
随着可再生能源发电的发展及用户对电能要求的不断提高，电网结构同时面临发电端与用电负荷的随机性波动。传统交流电网采用无功补偿稳定电压，依靠交流断路器实现潮流调整，已难以满足可再生能源发电和负荷随即波动性对电网快速反应的要求。而直流电网中，DC/DC变换器换流器可以限制电压波动；基于电力电子技术的直流断路器可以ms级分断电流，配合运行控制系统可以实现潮流的快速调整。因此，建立直流电网，将可再生能源与传统能源互联是未来电网的重要发展方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种直流配电系统中直流侧的分层均流控制系统，目的在于使系统直流侧中流过不同负载的电流近似相等，避免发生有的电源过载而有些电源轻载的状况，从而达到合理适当利用资源的目的。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种基于Matlab的直流配电系统分层均流控制系统，包括两DC/DC变换器、电流测量模块、显示模块及负载，两DC/DC变换器镜像对称设置，DC/DC变换器(1)的IL、U0、I0接口连接Scope1模块，DC/DC变换器2的IL、U0、I0接口连接Scope2模块，Scope1模块、Scope2模块分别显示两个DC/DC变换器内部的电感电流IL、输出电压U0、以及负载电流I0的波形图，两DC/DC变换器的U0接口分别通过数字滤波模块连接负载电压显示模块，两DC/DC变换器的I0接口分别通过数字滤波模块连接负载电流显示模块，在DC/DC变换器(1)的电阻接口连接负载R(1)，在DC/DC变换器(2)的电阻接口连接负载R(2)，负载R(1)及负载R(2)均连接一电流测量模块，电流测量模块连接Scope3模块，Scope3模块显示通讯线路电缆中的电流波形图，DC/DC变换器(1)及DC/DC变换器(2)的I0接口共同连接一元素求和模块的输入端，该元素求和模块的输出端连接增益模块，增益模块的输出端分别连接DC/DC变换器(1)、DC/DC变换器(2)的通讯接口及Scope3模块。
本发明的优点和积极效果是：
本发明围绕直流配电系统，对其直流侧的分层均流控制方法展开研究，具有较好的稳定性、较快的系统动态响应等优点，系统直流侧中流过不同负载的电流近似相等，避免发生有的电源过载而有些电源轻载的状况，从而达到合理适当利用资源的目的。
附图说明
图1为直流配电系统分层控制和负荷均流仿真模型；
图2为DC/DC变换器的封装内部结构图；
图3为DC/DC变换器内的限时启动电路；
图4为DC/DC变换器内IGBT控制器的内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于Matlab的直流配电系统分层均流控制系统，包括两DC/DC变换器、电流测量模块、显示模块及负载，两DC/DC变换器镜像对称设置，DC/DC变换器1的IL、U0、I0接口连接Scope1模块，DC/DC变换器2的IL、U0、I0接口连接Scope2模块，Scope1模块、Scope2模块分别显示两个DC/DC变换器内部的电感电流IL、输出电压U0、以及负载电流I0的波形图。两DC/DC变换器的U0接口分别通过数字滤波模块连接负载电压显示模块，两DC/DC变换器的I0接口分别通过数字滤波模块连接负载电流显示模块。在DC/DC变换器1的电阻接口连接负载R1，在DC/DC变换器2的电阻接口连接负载R2，负载R1及负载R2均连接一电流测量模块，电流测量模块连接Scope3模块，Scope3模块显示的是通讯线路电缆中的电流波形图。DC/DC变换器1及DC/DC变换器2的I0接口共同连接一元素求和模块(SumofElements)的输入端，该元素求和模块的输出端连接增益模块(Gain)，增益模块的输出端分别连接DC/DC变换器1、DC/DC变换器2的通讯接口及Scope3模块。
本发明中采用了电流内环、电压外环的双闭环控制系统。DC/DC变换器的输出电压经过分压后，与给定参考电压值Vref相比较，经过PI控制器将电压误差放大，经过补偿处理后得到电流的参考值Iref，与采样得到的线路电流进行比较后，经过PI控制器形成载波输出信号，与三角波进行比较后，形成对IGBT进行控制的PWM信号，控制IGBT导通或关断的信号。从而实现对双向DC/DC系统的控制。
Droop法实现均流的主要手段就是利用电流反馈调节每个变换器的外特定斜率，使并联变换器的输出阻抗接近一致，从而达到输出均流的目的。该Droop法设计了两个750V输出的并联DC/DC变换器。控制电路中还采用了电压电流双闭环控制，电压外环控制是用监测到的电压与参考电压进行比较，对监测电压进行PI控制，产生电流参考值，电流内环与电流参考值进行比较，最终生成PWM控制信号。
图2是750VDC/DC变换器的封装内部结构图，左下部分是一个Boost升压电路，在这里600V电压升至750V。IGBT控制器通过电压电流双闭环控制形成IGBT控制信号，控制IGBT的导通或关断，其余为电压源的外部接口。
图3是一个限时启动电路，其作用是为了减小电感启动时的冲击电流，以及切除电阻时的二次冲击。在限流启动电路startcontroller中，开关switch采用了自锁，当电压第一次达到748V时变切除其带有的负载，之后电压如果降低到748V开关也不再动作，防止droop控制时出现振荡。
图4是IGBT控制器的内部结构图，计算器偏移增益和下垂增益，通过公式Vref＝Vo-d*I+k*I_avg得到参考电压值Vref，然后与测量电压值比较产生一个电流参考值Iref，再经过PI控制器后形成载波信号，与三角波比较后最终生成IGBT控制信号。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于Matlab的直流配电系统分层均流控制系统，其特征在于：包括两DC/DC变换器、电流测量模块、显示模块及负载，两DC/DC变换器镜像对称设置，DC/DC变换器(1)的IL、U0、I0接口连接Scope1模块，DC/DC变换器2的IL、U0、I0接口连接Scope2模块，Scope1模块、Scope2模块分别显示两个DC/DC变换器内部的电感电流IL、输出电压U0、以及负载电流I0的波形图，两DC/DC变换器的U0接口分别通过数字滤波模块连接负载电压显示模块，两DC/DC变换器的I0接口分别通过数字滤波模块连接负载电流显示模块，在DC/DC变换器(1)的电阻接口连接负载R(1)，在DC/DC变换器(2)的电阻接口连接负载R(2)，负载R(1)及负载R(2)均连接一电流测量模块，电流测量模块连接Scope3模块，Scope3模块显示通讯线路电缆中的电流波形图，DC/DC变换器(1)及DC/DC变换器(2)的I0接口共同连接一元素求和模块的输入端，该元素求和模块的输出端连接增益模块，增益模块的输出端分别连接DC/DC变换器(1)、DC/DC变换器(2)的通讯接口及Scope3模块。
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Non-Patent Citations (1)
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| 郭旭东: "双向DC/DC变换器的并联运行研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
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