CN106208031A - 直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和系统，该方法包括如下步骤：分别获取直流微网中各变流器的输出电流以及各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；分别计算各个变流器输出端的虚拟电阻；通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正；计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；分别根据各个变流器对应的修正后的虚拟电阻、输出电流、目标输出电流与输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制，并依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。本发明既能实现负荷功率的准确分配，又能有效抑制变流器间的环流，而且可以维持母线电压的稳定。

Description

直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和系统

技术领域

本发明涉及直流微网领域，特别是涉及一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和系统。

背景技术

在直流微网中，各微源通过对应的变流器与直流母线相连，变流器输出电压不等时，会产生环流，进而增加变流器损耗；各微源到负荷的线路电阻不等，会导致负荷功率分配不准确；线路电阻上的电压降会恶化母线电压质量。针对以上问题，目前采用基于固定虚拟电阻的下垂控制方法，在线缆电阻可忽略(例如小型微网中)时，通过选取恰当且固定的虚拟电阻可使负荷功率分配准确，而在微网规模较大时，线路电阻不可忽略，采用传统的基于固定虚拟电阻的下垂控制方法难以满足负荷功率分配准确和抑制环流的双重目标。另外，传统下垂控制存在准确分配负荷功率和稳定直流母线电压的矛盾性，不利于母线电压的稳定。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的问题，本发明提供一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和系统，既能实现负荷功率的准确分配，又能有效抑制变流器间的环流，而且可以维持母线电压的稳定。

为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，包括如下步骤：

分别获取直流微网中各变流器的输出电流以及各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；

分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻；

分别获取各个变流器的输出电压实际值，通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内；

分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；

分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制，并依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。

本发明实施例中还提供一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，包括：

输出电流获取模块，用于分别获取直流微网中各变流器的输出电流；

线缆电阻获取模块，用于分别获取直流微网中各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；

虚拟电阻计算模块，用于分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻；

输出电压获取模块，用于分别获取各个变流器的输出电压实际值；

修正模块，用于通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内；

补偿电流计算模块，用于分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；

PI控制模块，用于分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制；

变流器控制模块，用于依据PI控制结果对对

在计算各变流器输出端的虚拟电阻时，考虑到了母线电压偏移量的影响，根据线缆的电阻、变流器的输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻，并通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内，相比于基于固定虚拟电阻的传统下垂控制方法，本发明能维持母线电压的稳定，并能有效抑制变流器间的环流实现；本发明还根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值，该差值作为反馈量引入到PI控制中，可以有效消除修正后的虚拟电阻对负荷功率分配精度的影响，实现负荷功率的准确分配。

附图说明

图1是本发明的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法在一个实施例中的流程示意图；

图2为本发明实施例中含两并联分布式发电单元的直流微网的结构图；

图3为采用传统下垂控制方法时的V-I下垂特性示意图；

图4是本发明实施例中直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法的另一示意图；

图5是本发明实施例中进行仿真实现时所采用的仿真模型结构图；

图6是本发明实施例中采用传统下垂控制方法进行仿真实验后得到的仿真结果示意图；

图7是采用本发明实施例中所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法进行仿真实验后得到的仿真结果示意图；

图8是采用传统下垂控制方法和本发明实施例中所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法进行仿真后得到的变流器间环流对比示意图；

图9是本发明的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统在一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本实施例中的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法包括以下步骤：

步骤S110，分别获取直流微网中各变流器的输出电流以及各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；

步骤S120，分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻；

步骤S130，分别获取各个变流器的输出电压实际值，通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内；

步骤S140，分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；

步骤S150，分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制，并依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。

具体的，如图2所示，以含两并联分布式单元的直流微网为例进行说明。图2中，v_d1为第一变流器100的输出电压实际值，v_d2为第二变流器200的输出电压实际值，为各变流器输出电压参考值，v_L为直流母线电压，R_d1为第一变流器100输出端的虚拟电阻，R_d2为第二变流器200输出端的虚拟电阻；R_l1为第一变流器100的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d2为第二变流器200的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_L、i_L分别为负荷等效电阻和负荷电流；i_d1为第一变流器100的输出电流，i_d2为第二变流器200的输出电流，图2中各量满足如下关系：

$\{\begin{array}{c}{v}_{dc}^{*}-R_{d1}{i}_{d1}-R_{l1}{i}_{d1}-R_L{i}_L=0\\ v_{dc}^{*}-R_{d2}{i}_{d2}-R_{l2}{i}_{d2}-R_L{i}_L=0\end{array}---\left(1\right)$

负荷功率的准确分配是指各变流器按其额定功率成比例分担负荷功率，即实现负荷功率准确分配需满足以下条件：

i_d1/i_d2＝(R_d2+R_l2)/(R_d1+R_l1)＝n (2)

式(2)中，n为第一变流器100和第二变流器200的额定功率之比。

变流器之间的环流是指仅在各并联变流器间流动，而不输出到负载的电流。图2所示直流微网的环流可写为：

i_H12＝(v_d1-v_d2)/(R_l1+R_l2) (3)

式(3)中，i_H12为两变流器间的环流。

由式(3)可知，两变流器的输出电压实际值v_d1、v_d2不等时，会产生环流。环流会增加变流器损耗，影响负荷功率分配精度，在实际运行中，需要尽可能地抑制环流。两变流器的输出电压实际值相等时可抑制环流，两变流器的输出电压实际值可写为：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_{d1}=v_{dc}^{*}-R_{d1}{i}_{d1}\\ v_{d2}=v_{dc}^{*}-R_{d2}{i}_{d2}\end{array}\right.---\left(4\right)$

即抑制环流需满足条件：

i_d1/i_d2＝R_d2/R_d1 (5)

若使式(2)和式(5)同时成立，需满足：

i_d1/i_d2＝R_d2/R_d1＝R_l2/R_l1＝n (6)

传统的下垂控制方法采用固定的虚拟电阻值实现控制，线缆的电阻可忽略时，选取恰当的R_d1、R_d2可使式(6)成立，但当线缆的电阻不可忽略时，采用基于固定虚拟电阻的传统下垂控制方法难以满足负荷功率分配准确和抑制环流的双重目标。

传统下垂控制方法的另一局限性为导致母线电压下降，以图3所示的V-I下垂特性曲线作说明，由图3可以看出，由于线缆电阻和虚拟电阻的存在，变流器的输出电压实际值总小于输出电压参考值。当虚拟电阻较小时，变流器输出电压实际值与输出电压参考值的偏差也较小；当虚拟电阻增大时，变流器的输出电压实际值与输出电压参考值的偏差也增大；当虚拟电阻或输出电流增加到一定值时，会导致母线电压超出允许的范围，不利于母线电压稳定。为保证母线电压偏移量不超过最大允许值，各变流器输出端的虚拟电阻R_di应限制在：

R_di≤v_max/i_imax (7)

式(7)中，R_di表示第i变流器输出端的虚拟电阻，v_max为预设输出电压最大允许偏移量，i_imax为第i变流器的额定电流。

本实施例中所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法由两部分组成：基于自适应虚拟电阻的初步控制和由补偿电路实现的准确控制。其中，基于自适应虚拟电阻的初步控制主要用于确定各变流器输出端的虚拟电阻，并不断修正虚拟电阻，实现虚拟电阻的动态调整。具体的，分别获取直流微网中各变流器的输出电流以及各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，然后，分别根据线缆的电阻、变流器的输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻。

在一种可选的实施方式中，可通过以下方式获取各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻：

获取所述线缆的电阻率ρ；

获取所述线缆的长度L和横截面积S；

根据电阻率ρ、长度L以及横截面积S计算所述线缆的电阻R：R＝ρL/S。

在一种可选的实施方式中，以功率损耗最小为目标函数，满足功率分配、电压偏差要求为约束条件来确定虚拟电阻值。具体的，若使负荷功率分配准确，虚拟电阻需满足条件(R_l2+R_d2)/(R_l1+R_d1)＝n，由于功率损耗和电压偏移量正相关，因此以功率损耗最小为目标函数求解时，也能得到小的电压偏移量。以功率损耗最小为目标函数，准确分配负荷功率时虚拟电阻需满足的关系作为等式约束条件，以母线电压偏移量不超过最大允许值作为不等式约束条件，确定虚拟电阻R_d1、R_d2。即：

目标函数可写为：

$\min P_l=i_{d1}^2(R_{d1}+R_{l1})+i_{d2}^2(R_{d2}+R_{l2})---\left(8\right)$

式(8)中，P_l为功率损耗，i_d1为第一变流器100的输出电流，i_d2为第二变流器200的输出电流，R_l1为第一变流器100的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d2为第二变流器200的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻。

等式约束条件为：

R_l2+R_d2/R_l1+R_d1＝n (9)

不等式约束条件为式(7)。

在满足等式约束条件和不等式约束条件时，求解目标函数，即可获得第一变流器100输出端的虚拟电阻R_d1和第二变流器200输出端的虚拟电阻R_d2。

此时得到的R_d1、R_d2既可以满足负荷功率分配准确的要求，又在一定程度上减小了母线电压的偏移量。但是此时不能保证式(6)成立，即不能有效抑制第一变流器和第二变流器之间的环流。

为了抑制环流，本实施例中分别获取各个变流器的输出电压实际值，通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内，例如使各个变流器的输出电压实际值相等。在一种可选的实施方式中，通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正的过程包括如下步骤：

当第一变流器100的输出电压实际值大于第二变流器200的输出电压实际值时，即v_d1>v_d2，则通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\′}=R_{d1}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\′}=R_{d2}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\end{array}---\left(10\right)$

当第一变流器100的输出电压实际值大于第二变流器200的输出电压实际值时，即v_d1<v_d2，则通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.---\left(11\right)$

在式(10)、(11)中，k₁、k₂为预设修正因子，R_d1为第一变流器100输出端的虚拟电阻，R_d2为第二变流器200输出端的虚拟电阻，i_d1为第一变流器100的输出电流，i_d2为第二变流器200的输出电流，R'_d1为修正后的第一变流器100输出端的虚拟电阻，R'_d2为修正后的第二变流器200输出端的虚拟电阻。利用式(10)、式(11)不断修正虚拟电阻，直到v_d1＝v_d2。较佳地，为避免虚拟电阻过大导致母线电压降落超出允许值，令k₁＜k₂，使虚拟电阻增加速度小于减小速度。

本实施例中所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法的第二部分是由补偿电路实现的准确控制。修正后的虚拟电阻难免会影响负荷功率分配的精度，因此本实施例中引入补偿电流进行PI控制，以消除修正的虚拟电阻对功率分配精度的影响。

图4是本实施例中所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法的另一示意图。在图4中，PV₁为第一组光伏电池，v_T1、v_D1、L₁、i_L1分别为第一变流器100的开关管电压、续流二极管电压、滤波电感和电感电流，PV₂为第二组光伏电池，v_T2、v_D2、L₂、i_L2分别为第二变流器200的开关管电压、续流二极管电压、滤波电感和电感电流，C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂均为稳压电容。负荷功率的准确分配是指各变流器按额定功率之比分配负荷功率。以图4所示的两个变流器为例，第一变流器100与第二变流器200额定功率之比为n，则在理想情况下，第一变流器100与第二变流器200的输出电流之比也为n，负载电流为i_L时，分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，即可得到第一变流器100、第二变流器200的目标输出电流分别为ni_L/(n+1)和i_L/(n+1)。

参照图4所示，为消除修正后的虚拟电阻对负荷功率分配精度的影响，将各变流器目标输出电流与输出电流的差值δi_d1、δi_d2作为反馈量引入到PI控制器的输入端，δi_d1、δi_d2由负荷电流、各变流器的输出电流决定，即：

$\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&delta;i}}_{d1}=i_L/(n+1)-i_{d1}\\ {\mathrm{\&delta;i}}_{d2}={\mathrm{ni}}_L/(n+1)-i_{d2}\end{array}---\left(12\right)$

式(12)中，δi_d1为第一变流器目标输出电流与输出电流的差值，δi_d2为第二变流器目标输出电流与输出电流的差值，

然后，分别根据各个变流器对应的修正后的虚拟电阻R'_d1、R'_d2，各变流器的输出电流i_d1、i_d2，各目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制，并依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。参照图4所示，根据第一变流器100对应的修正后的虚拟电阻R'_d1、输出电流i_d1、目标输出电流与输出电流的差值δi_d1以及变流器输出电压参考值进行PI控制，即对进行PI控制，然后依据PI控制结果对第一变流器100进行控制，例如图4所示，通过PI控制结果获得第一变流器100的电感电流参考值然后再对与电感电路i_L1的差值进行PI控制，生成PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调制波信号，进入PWM作用产生脉冲调制信号，控制开关管的v_T1以控制开关管的通断，进而调节第一变流器100的输出。同理，根据第二变流器200对应的修正后的虚拟电阻R'_d2、输出电流i_d2、目标输出电流与输出电流的差值δi_d2以及变流器输出电压参考值进行PI控制，即对进行PI控制，然后依据PI控制结果对第二变流器200进行控制，具体过程可参照图4所示。

通过以上方法，将变流器的目标输出电流与输出电流的差值反馈到PI控制器输入端，通过电流补偿控制对各变流器输出电流进行调整，实现负荷功率的准确分配。在一种可选的实施方式中，还可以在PI控制器输入端增加分布式电压补偿项，通过分布式电压补偿控制对母线电压进一步补偿，提升母线电压水平。具体的，获取直流母线电压v_L；然后计算变流器输出电压参考值与直流母线电压v_L的差值，产生各变流器的电压补偿量δv_d1、δv_d2，即：

${\mathrm{\&delta;v}}_{d1}={\mathrm{\&delta;v}}_{d2}=v_{dc}^{*}-v_L---\left(13\right)$

式(13)中，δv_d1为第一变流器的电压补偿量，δv_d2为第二变流器的电压补偿量，v_L为直流母线电压，为变流器输出电压参考值。

将电压补偿量引入PI控制器的输入端，即参照图4所示，分别根据各个变流器对应的修正后的虚拟电阻、输出电流、目标输出电流与输出电流的差值、变流器输出电压参考值以及变流器输出电压参考值与直流母线电压的差值进行PI控制，例如参照图4所示，对于第一变流器100，对进行PI控制，然后依据PI控制结果对第一变流器100进行控制，既能实现负荷功率的准确分配，又能有效抑制变流器之间的环流，而且通过分布式电压补偿控制对母线电压进一步补偿，提升了母线电压水平。

下面通过在Matlab/Simulink平台中搭建如图5所示的直流微网仿真模型来验证本发明的有效性。对直流微网仿真模型分别采用本实施例提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和传统下垂控制方法进行仿真，参照图5所示，且一并参照图4，系统仿真参数如下：

直流母线额定电压400V；预设输出电压最大允许偏移量v_max＝±10V；光伏发电单元1和光伏发电单元2均投入运行，输入电压V_PV1＝V_PV2＝100V；变流器1和变流器2的额定功率相等，均为4kW，即额定功率之比为1，功率因数均为0.95，变流器输出电压参考值变流器器1和变流器2的额定电流均为i_imax＝10.53A；滤波电感L₁＝L₂＝3mH，稳压电容C₁₁＝C₁₂＝C₂₁＝C₂₂＝50μF；线缆的电阻R_l1＝1Ω，R_l2＝2Ω；采用传统下垂控制方法进行仿真时固定虚拟电阻R_d＝1Ω，而采用本实施例提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法进行仿真时采用变流器1和变流器2的虚拟电阻的初始值为R_d0＝1Ω，并通过修正因子动态调整,修正因子k₂＝0.03，k₂＝0.1；在0～1s内，负荷电阻为40Ω，1s时，负荷电阻变为80Ω，仿真结果如图6至图8所示。

采用传统下垂控制方法时，由图6可看出，在负荷变化前后，变流器1、变流器2输出电压平均值差值分别为6V和7V，负荷变化对变流器输出电压有较大影响；直流母线最大电压偏差为-4％；变流器1、变流器2输出电流平均值比为1.1、1.2，未实现负荷准确分配；由8可以看出，在负荷变化前后，环流平均值为0.55A和0.75A。

采用本实施例所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法时，由图7可以看出，在负荷变化前后，变流器1、变流器2的输出电压平均值差值分别为1V和2V；直流母线电压最大偏差为-1.1％；变流器1、变流器2输出电流平均值比均为1，实现了负荷的准确分配；由图8可以看出，环流平均值为0.1A和0.15A。由此可见，本发明既能实现负荷功率的准确分配，又能有效抑制变流器之间的环流，而且减小了母线压降，提升了母线电压水平。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

根据上述本发明的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，本发明还提供一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，下面结合附图及较佳实施例对本发明的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统进行详细说明。

图9为本发明的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统在一个实施例中的结构示意图。如图9所示，该实施例中的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，包括：

输出电流获取模块1，用于分别获取直流微网中各变流器的输出电流；

线缆电阻获取模块2，用于分别获取直流微网中各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；

虚拟电阻计算模块3，用于分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻；

输出电压获取模块4，用于分别获取各个变流器的输出电压实际值；

修正模块5，用于通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内；

补偿电流计算模块6，用于分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；

PI控制模块7，用于分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制；

变流器控制模块8，用于依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。

在一种可选的实施方式中，所述变流器包括第一变流器和第二变流器，虚拟电阻计算模块3在满足等式约束条件和不等式约束条件时，求解目标函数，获得所述虚拟电阻；

所述等式约束条件为：

R_l2+R_d2/R_l1+R_d1＝n

其中，R_l1为所述第一变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d2为所述第二变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d1为所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R_d2为所述第二变流器输出端的虚拟电阻，n为所述第一变流器与所述第二变流器的额定功率之比；

所述不等式约束条件为：

R_di≤v_max/i_imax

其中，R_di表示第i变流器输出端的虚拟电阻，v_max为所述预设输出电压最大允许偏移量，i_imax为第i变流器的额定电流；

所述目标函数为：

$\min P_l=i_{d1}^2(R_{d1}+R_{l1})+i_{d2}^2(R_{d2}+R_{l2})$

其中，P_l为功率损耗，i_d1为所述第一变流器的输出电流，i_d2为所述第二变流器的输出电流。

在一种可选的实施方式中，修正模块5包括：

第一调节模块，用于在所述第一变流器的输出电压实际值大于所述第二变流器的输出电压实际值时，通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.$

第二调节模块，用于在所述第一变流器的输出电压实际值大于所述第二变流器的输出电压实际值时，通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.$

其中，k₁、k₂为预设修正因子，R_d1为所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R_d2为所述第二变流器输出端的虚拟电阻，i_d1为所述第一变流器的输出电流，i_d2为所述第二变流器的输出电流，R'_d1为修正后的所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R'_d2为修正后的所述第二变流器输出端的虚拟电阻。

可选的，仍参照图9所示，本实施例中的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统还包括与PI控制模块7相连接的补偿电压计算模块9；

补偿电压计算模块9用于获取直流母线电压，并计算变流器输出电压参考值与直流母线电压的差值；

PI控制模块8分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值、变流器输出电压参考值以及所述变流器输出电压参考值与所述直流母线电压的差值进行PI控制。

可选的，线缆电阻获取模块2包括：

电阻率获取模块，用于获取所述线缆的电阻率；

长度获取模块，用于获取所述线缆的长度；

横截面积获取模块，用于获取所述线缆的横截面积；

电阻计算模块，用于根据所述电阻率、所述长度以及所述横截面积计算所述线缆的电阻。

上述直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统可执行本发明实施例所提供的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别获取直流微网中各变流器的输出电流以及各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；

分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻；

分别获取各个变流器的输出电压实际值，通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内；

分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；

分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制，并依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。

2.根据权利要求1所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，其特征在于，所述变流器包括第一变流器和第二变流器，所述分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻的过程包括如下步骤：

在满足等式约束条件和不等式约束条件时，求解目标函数，获得所述虚拟电阻；

所述等式约束条件为：

R_l2+R_d2/R_l1+R_d1＝n

其中，R_l1为所述第一变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d2为所述第二变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d1为所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R_d2为所述第二变流器输出端的虚拟电阻，n为所述第一变流器与所述第二变流器的额定功率之比；

所述不等式约束条件为：

R_di≤v_max/i_imax

其中，R_di表示第i变流器输出端的虚拟电阻，v_max为所述预设输出电压最大允许偏移量，i_imax为第i变流器的额定电流；

所述目标函数为：

$\min P_l=i_{d1}^2(R_{d1}+R_{l1})+i_{d2}^2(R_{d2}+R_{l2})$

其中，P_l为功率损耗，i_d1为所述第一变流器的输出电流，i_d2为所述第二变流器的输出电流。

3.根据权利要求2所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，其特征在于，所述通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内的过程包括如下步骤：

当所述第一变流器的输出电压实际值大于所述第二变流器的输出电压实际值时，通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.$

当所述第一变流器的输出电压实际值大于所述第二变流器的输出电压实际值时，通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.$

其中，k₁、k₂为预设修正因子，R_d1为所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R_d2为所述第二变流器输出端的虚拟电阻，i_d1为所述第一变流器的输出电流，i_d2为所述第二变流器的输出电流，R'_d1为修正后的所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R'_d2为修正后的所述第二变流器输出端的虚拟电阻。

4.根据权利要求1所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，其特征在于，在所述分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制的步骤之前，还包括：

获取直流母线电压；

计算所述变流器输出电压参考值与所述直流母线电压的差值；

分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值、变流器输出电压参考值以及所述变流器输出电压参考值与所述直流母线电压的差值进行PI控制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法，其特征在于，分别获取各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻的过程包括如下步骤：

获取所述线缆的电阻率；

获取所述线缆的长度和横截面积；

根据所述电阻率、所述长度以及所述横截面积计算所述线缆的电阻。

6.一种直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，其特征在于，包括：

输出电流获取模块，用于分别获取直流微网中各变流器的输出电流；

线缆电阻获取模块，用于分别获取直流微网中各个变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻；

虚拟电阻计算模块，用于分别根据所述线缆的电阻、所述输出电流、各个变流器的额定功率之比、预设输出电压最大允许偏移量以及变流器的额定电流计算各个变流器输出端的虚拟电阻；

输出电压获取模块，用于分别获取各个变流器的输出电压实际值；

修正模块，用于通过预设修正因子对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正，使各个变流器的输出电压实际值之间的偏差在预设范围内；

补偿电流计算模块，用于分别根据各个变流器的额定功率之比和负荷电流确定各个变流器的目标输出电流，并计算各个变流器的目标输出电流与输出电流的差值；

PI控制模块，用于分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值以及变流器输出电压参考值进行PI控制；

变流器控制模块，用于依据PI控制结果对对应的变流器进行控制。

7.根据权利要求6所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，其特征在于，所述变流器包括第一变流器和第二变流器，所述虚拟电阻计算模块在满足等式约束条件和不等式约束条件时，求解目标函数，获得所述虚拟电阻；

所述等式约束条件为：

R_l2+R_d2/R_l1+R_d1＝n

其中，R_l1为所述第一变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d2为所述第二变流器的输出端与直流母线所连接的线缆的电阻，R_d1为所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R_d2为所述第二变流器输出端的虚拟电阻，n为所述第一变流器与所述第二变流器的额定功率之比；

所述不等式约束条件为：

R_di≤v_max/i_imax

其中，R_di表示第i变流器输出端的虚拟电阻，v_max为所述预设输出电压最大允许偏移量，i_imax为第i变流器的额定电流；

所述目标函数为：

$\min P_l=i_{d1}^2(R_{d1}+R_{l1})+i_{d2}^2(R_{d2}+R_{l2})$

其中，P_l为功率损耗，i_d1为所述第一变流器的输出电流，i_d2为所述第二变流器的输出电流。

8.根据权利要求7所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，其特征在于，所述修正模块包括：

第一调节模块，用于在所述第一变流器的输出电压实际值大于所述第二变流器的输出电压实际值时，通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.$

第二调节模块，用于在所述第一变流器的输出电压实际值大于所述第二变流器的输出电压实际值时，通过以下公式对各个变流器输出端的虚拟电阻进行修正：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{d1}^{\&prime;}=R_{d1}-k_2(i_{d1}+i_{d2})\\ R_{d2}^{\&prime;}=R_{d2}+k_1(i_{d1}+i_{d2})\end{array}\right.$

其中，k₁、k₂为预设修正因子，R_d1为所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R_d2为所述第二变流器输出端的虚拟电阻，i_d1为所述第一变流器的输出电流，i_d2为所述第二变流器的输出电流，R'_d1为修正后的所述第一变流器输出端的虚拟电阻，R'_d2为修正后的所述第二变流器输出端的虚拟电阻。

9.根据权利要求6所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，其特征在于，还包括与所述PI控制模块相连接的补偿电压计算模块；

所述补偿电压计算模块用于获取直流母线电压，并计算所述变流器输出电压参考值与所述直流母线电压的差值；

所述PI控制模块分别根据各个变流器对应的修正后的所述虚拟电阻、所述输出电流、所述目标输出电流与所述输出电流的差值、变流器输出电压参考值以及所述变流器输出电压参考值与所述直流母线电压的差值进行PI控制。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的直流微网中可抑制环流的改进下垂控制系统，其特征在于，所述线缆电阻获取模块包括：

电阻率获取模块，用于获取所述线缆的电阻率；

长度获取模块，用于获取所述线缆的长度；

横截面积获取模块，用于获取所述线缆的横截面积；

电阻计算模块，用于根据所述电阻率、所述长度以及所述横截面积计算所述线缆的电阻。