CN108292842A - 直流微电网的功率共享 - Google Patents

直流微电网的功率共享 Download PDF

Info

Publication number
CN108292842A
CN108292842A CN201680067134.2A CN201680067134A CN108292842A CN 108292842 A CN108292842 A CN 108292842A CN 201680067134 A CN201680067134 A CN 201680067134A CN 108292842 A CN108292842 A CN 108292842A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
electric energy
energy production
signals
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680067134.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108292842B (zh
Inventor
J·德霍格
K·R·拉玛钱德拉
F·休茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of CN108292842A publication Critical patent/CN108292842A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108292842B publication Critical patent/CN108292842B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/548—Systems for transmission via power distribution lines the power on the line being DC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/106—Parallel operation of dc sources for load balancing, symmetrisation, or sharing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5462—Systems for power line communications
    • H04B2203/547—Systems for power line communications via DC power distribution
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/14—District level solutions, i.e. local energy networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

提供了使用虚拟阻抗频率下垂控制的DC网络中的功率共享技术。在一个方面，一种用于具有连接到至少一个负载的多个电能产生源的DC网络中的功率共享的方法包括以下步骤：在每个电能产生源处：生成可控DC电压；在DC电压的顶部叠加可控AC信号；使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号；并且使用调节的AC信号确定期望的DC电压输出。然后可以调节DC电压以匹配所需的直流电压输出。还提供了用于DC网络中的功率共享的系统。

Description

直流微电网的功率共享
技术领域
本发明涉及功率共享，并且更具体地涉及用于通过在DC电压的顶部叠加小的交流(AC)电压来使用虚拟阻抗频率下垂控制的直流(DC)网络中的功率共享技术。
背景技术
目前，供应给最终用户的大部分电能作为交流电或AC来传输。其历史原因在于：在电网的早期，没有电力电子设备，交流电的主要优点之一是它可以很容易地转换为高电压进行传输(减少损耗)，然后再转换为为最终用户提供低电压(以提高安全性)。
然而，整个能源行业正在开始使用直流(DC)网络而不是AC网络。有许多有力的论据支持这一点：今天的电力电子技术意味着AC的原有优势不再相关；在很高的电压下，直流输电实际上比交流输电更有效；并且在低电压下，DC网络更容易维护并且具有更少的问题(例如，没有谐波)。
然而，也许支持DC网络的最重要的论点是大多数最终用户负载和源实际上已经是基于DC的。目前通常采用本地产生的直流电(例如来自光伏电池板)并使用逆变器将其转换为交流电。然而，大多数情况下，最终用户设备中的电源将其接收的交流电转换回直流电。参见例如Singh等人的“直流微电网与地方电力的属性”，IEEE Spectrum(2014年2月发布)。
与此同时，整个能源行业存在大的趋势朝向分布式网络和微电网发展。通常，微电网已经使用柴油发电机等来源来产生交流电。越来越多的这些应用发现使用可再生能源(例如太阳能)和能量储存的组合来提供其能量需求是成本有效的。这些来源更适合于DC。
然而，DC网络的操作中的一个挑战是确保在源之间存在适当的功率共享。即，许多微电网将有多个电池(或发电站点)。如果它们与它们提供的负载处于不同的距离(即，不同的阻抗)，则由于电网络的性质，将会有不同的电源提供不均匀的功率量。例如，如果第一源和第二源分别与负载具有距离L1和L2，并且L2>L1，则由于到负载的距离更大/阻抗更大，从第一源将需要更多的功率提取到为负载供电。
如果电源之间的功率分配未被解决，则可能的风险/缺点包括：微电网的稳定性降低；能量存储装置的不均匀放电(和充电)；能量存储或分布式发电设备老化和更换率较高；和不可预测的资产更换时间表。
如在Schiffer等人的“用于微电网中的无功分享的基于共识的分布式电压控制”，European Control Conference(ECC)第13版第1299-1305页，法国斯特拉斯堡(2014年6月)，DC微电网中的有功功率共享问题在某些方面类似于AC微电网中的无功功率共享问题。然而，大多数现有方法使用外部通信基础设施，其可能是昂贵的并且可能引入漏洞和复杂性。
因此，强烈需要稳定，简单的解决方案来确保DC网络中的多个能量源之间的平衡的功率共享。
发明内容
本文提供了用于通过在DC电压的顶部叠加小的交流(AC)电压来使用虚拟阻抗频率下垂控制来在直流(DC)网络中进行功率共享的技术。在本发明的一个方面中，提供了一种用于具有连接到至少一个负载的多个电能产生源的DC网络中的功率共享的方法。该方法包括以下步骤：在每个电能产生源处：产生可控DC电压；在DC电压的顶部叠加可控交流(AC)信号；使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号；并且使用调节的AC信号确定期望的DC电压输出。然后可以调节直流电压以匹配所需的直流电压输出。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于DC网络中的功率共享的系统。该系统包括：连接到至少一个负载的多个电能产生源。每个电能产生源包括：控制器，配置为控制由电能产生源生成的DC电压，通过电能产生源控制叠加在DC电压之上的AC信号，并且使用虚拟阻抗频率下垂控制调节AC信号；以及处理器装置，用于使用调节的AC信号来确定期望的DC电压输出。
通过参考以下详细描述和附图，将获得对本发明的更完整的理解以及本发明的进一步的特征和优点。
附图的简要说明
图1示出根据本发明实施例的示例性直流(DC)网络的框图；
图2示出根据本发明实施例的用于DC网络(诸如图1中的DC网络)中的功率共享的示例性方法的图；
图3示出根据本发明的实施例的确保DC微电网系统中精确的功率共享的本分布式方法的示例性实现的框图；和
图4示出根据本发明实施例的用于执行这里给出的一个或多个方法的示例性装置的图。
具体实施方式
虽然功率共享的概念已经在交流电或交流电网中得到解决，但是目前不存在用于直流电或直流电网中的电力共享的可行解决方案。有利的是，本文提供了用于允许DC网络中的多个能量源向网络中正在抽取功率的任何负载提供期望量的功率的技术。如将在下面详细描述的，这是通过引入低振幅高频AC分量来修改每个能量源处的DC电压来实现的。该AC分量允许将频率下垂原则(整个AC网络中使用)应用于系统。如本领域中已知的，AC系统中的频率下垂控制确保适当的实际功率共享，而不管线路阻抗分布如何。例如参见Simpson-Porco等人的文章“异步微电网中下垂控制的逆变器的同步和功率共享”，Automatica，第49卷，第9期，第2603-2611页(2013年9月)(下称“Simpson-Porco”)。仅作为示例，AC电压的幅度是DC电压的一部分(例如，从大约0.1％至大约1％，以及其间的范围)，并且仅作为示例，AC电压的频率可以从大约50Hz到大约60Hz之间。
在电网的传统管理中，大型发电机(基于旋转机器的电压源)具有其自身的大输出电感，并且传输线也具有高电感。这允许实施标准控制方法(下垂控制)。
在小(低电压)AC网络中，线路阻抗主要是电阻性的。与旋转电机不同，逆变器(作为电压源工作)不具有任何输出电感。没有电感，传统的方法，如下垂控制，不起作用。因此，引入虚拟阻抗作为逆变器的输出电感，以确保可以再次使用下垂控制。
相比之下，在DC网络中，不仅没有电感，而且也没有标准(下垂)控制方法也需要的正弦电压信号。因此，为了施加下垂控制，需要虚拟阻抗和AC电压。有利地，本发明通过在现有DC电压的顶部施加小的AC电压来提供用于DC网络中的下垂控制的解决方案。结合发电源逆变器中的虚拟阻抗，可实现“小规模”下垂控制。
小规模下垂控制确保AC分量上的功率共享，但不保证DC分量上的功率共享。然而，稳态AC分量成比例地反映了DC侧的期望功率共享行为。因此，如下面将详细描述的那样，实现控制机制(在此也简称为“控制器”)，该控制机构将期望的DC电流(通过比例缩放AC分量获得)与目前正在输出的DC电流之间的偏差作为输入。控制器仅作用于DC电压。在很短的时间内，控制器确保达到所需的直流电流。这又意味着电源根据所需的任何电力共享场景提供适量的电力。
因此，通过在DC信号之上模拟非常低功率的AC信号，整个网络中的电源可以响应于网络状况调整它们的输出，使得所有源贡献所选的量。这种方法的优点包括：公平/平等地使用系统中的所有发电资产；改善网络稳定性；老化影响下降(没有单个来源超过其份额进行供应)；改进的维修/资产更换计划；不需要昂贵而复杂的通信/控制基础设施来管理系统；健壮性：没有单点故障，完全分布的方法；交流分量的功率损耗非常低——交流分量遇到非常高的负载阻抗，因此相关的功耗非常低；并且可以间隔使用——进一步减少与AC分量相关的功率损耗并提高稳定性。
图1是本发明实施例的示例性DC网络100的框图。如图1所示，DC网络100包括作为用于负载104(其从源102汲取功率)的电压源操作的多个连接的电能产生源102a，102b等。为了简单起见，图1中示出单个负载104。然而，当多个负载从源102汲取功率时，本技术以完全相同的方式操作。“连接”意味着(如图1所示)电源102都连接到相同的负载104。
仅举例来说，源102可以是传统的发电机和/或可再生能源，例如太阳能源。负载104代表当今的许多消费产品，例如电力电子设备(例如，计算机，电视机，娱乐设备)，太阳能电池板，电池——包括电动车辆，和大量的消费电器。
如图1所示，负载104分别在距离源102a和102b不同的距离(L1和L2)处连接。如上所述，由于距离不同，对于源102提供的负载有不同的阻抗。因此，如果从电源102a和102b向负载104提供未经调节的DC功率，则将从源102a提取更多功率，因为它更靠近负载104并因此具有较低的阻抗。
有利地，如图1所示，小的AC电压叠加在DC电压的顶部，这允许来自每个电源102的DC电压被调节，以确保源104从每个源102接收等量的电力。即，如在下面将要详细地描述的那样，每个源102能够对AC电压信号进行本地处理(例如经由本地处理器设备)，经由基于对AC电压信号的频率下垂控制的虚拟阻抗控制(例如经由本地离散积分控制器)相应的DC电压输出。因此，在本发明的一个实施例中，可以为距离源任意距离任意连接的负载提供一致量的DC电力。如图1所示，每个源102还配备有电压和电流传感器，该电压和电流传感器可以确定从各个源102输出的电压和电流。在本发明的实施例中可以使用任何市售的电压和电流传感器。
如将在下面详细描述的，基于由本地处理器装置进行的AC/DC输出确定来调节来自每个源102的AC信号和DC输出。为了做出这些确定，处理器设备从传感器接收数据(涉及来自源102的AC和DC输出)。然后通过控制器执行来自处理器设备的输出确定。因此，每个源102处的处理器设备能够与源102处的本地传感器和控制器两者交换数据。
现在通过参考图2的方法200来提供本发明的实施例的概述。将在图1的DC网络100的上下文中描述方法200的步骤(即，包括一个或多个源102，其作为连接到一个或多个距离该源任意距离的负载104的电压源)。更具体地说，方法200由DC网络200中的每个源102执行。
在步骤202中，每个源102产生可控DC电压。即，如上所强调的，每个源102具有能够调节来自源的DC输出的控制器。因此直流输出是可控的。
在步骤204中，每个源102在DC电压的顶部叠加可控的AC电压信号。与直流输出一样，每个源输出的AC电压信号也可以被调节。因此交流输出也是可控的。
在步骤206中，每个源102感测其(本地)AC电压和电流。即，如上所强调的，每个源102具有与其相关的电流和电压传感器。因此，每个电源可以独立确定其AC输出的电压和电流。根据示例性实施例，本地稳态AC电流以离散的间隔被测量。原因是频率下垂控制在短暂的瞬间后稳定下来。在瞬态期间，AC电流可能会在很宽的范围内波动。但稳态电流的幅度要小得多。因此，以离散间隔测量AC电流以避免瞬态阶段并仅使用稳态电流进行功率共享过程非常重要。当前的测量也可以使用饱和块来限制，以避免在离散时间步骤可能出现的大偏差。
在步骤208中，基于AC电压和电流输出(来自步骤206)，可以使用基于频率下垂控制的标准虚拟阻抗来调节AC电压信号。参见，例如He等人的“采用增强的虚拟阻抗控制方案的孤岛微网功率共享方法”，Power Electronics，IEEE Transactions，第28卷，第11期，第5272-5282页，2013年11月，其内容通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述一样。仅作为示例，可以根据预定的功率共享标准来执行发电源102a，102b等之间的功率共享。例如，电源可以在所有源之间平均分配(每个源提供相同的电量)。可选地，可以选择另一比例量，例如，源1始终提供两倍于源2的功率(不考虑线路阻抗分布)等。功率共享的选择将取决于独特的系统特性，所涉及的电源/电池类型等，以及适用各种不同的功率共享方案。
在步骤210中，(经调节的)AC电压信号被用于确定实现期望DC输出所需的DC电压。仅作为示例，可以通过缩放AC电流来计算参考DC电流。为了用一个简单的，非限制性的例子来说明这个原理，比如说AC电压幅度是DC电压的1％，那么在这种情况下，测得的AC电流信号需要乘以100才能得到参考DC电流。在步骤212中，例如经由每个源102处的控制器相应地调整从每个源102输出的DC电压以匹配期望的DC输出(来自步骤210)。
如图2所示，方法200以迭代方式执行。即，在每次迭代中，基于在先前迭代中进行的确定来更新来自每个源的AC信号和DC输出。此外，如上面强调的，每个源102具有其自己的处理器设备，其可以用于实现本技术。因此，例如，在方法200的给定迭代中，本地处理器设备分别确定源102在步骤202和204中生成的DC输出和AC信号输出。该输出确定可以基于例如在方法200的先前迭代中执行的DC和AC信号输出计算。每个源(参见上文)处的传感器和控制器被用于实现由由本地处理器设备确定的DC/AC信号输出。
基于来自传感器的反馈(在步骤206中)，处理器设备可以使用基于虚拟阻抗的频率下垂控制来调节AC信号(如步骤208)。然后本地处理器设备可以使用经调节的AC电压信号来确定DC电压输出(如步骤210)，这可以通过控制器实施(按照步骤212)。
给出本发明实施例的以上描述，现在提供对所考虑的问题的更详细的技术描述：
下垂控制
通常，DC微电网源实施下垂控制以同时实现电压控制和功率共享。传统的直流电网电压下垂控制如下：
Vx＝Vref-mx,dPx， (1)
其中Vref是参考DC电压，Px是从第x个转换器流入网络的功率，mx,d是下垂系数。基本上电压下降是一个本地控制，而本地信息的不可用性将阻碍这些系统的功率共享能力。因此，传统的下垂控制面临着类似的功率分配问题，除非有自适应功率共享方法来控制下垂系数mx,d或者可选的虚拟线路阻抗Rx,d以促进功率共享。这些操作可以使用例如电力线信令或负载电压/电源电流通信技术来执行。基于电力线信令和基于下垂控制技术的通信用于发电机和负荷调度。
然而，期望具有确保适当的功率共享而不需要源之间的通信并且还避免下垂系数的复杂选择的技术。
基于来自AC网络的振荡器理论和频率下垂控制的原理(参见例如Simpson-Porco)，通过添加如下所示的低幅度高频AC分量，在每个源处修改DC电压：
Vx＝Vref+υx-Cx (2)
其中υx＝nxVrefsin(ωxt)是交流分量，Vx是每个转换器的电压输出，Vref是参考DC电压，nx<<1是决定AC分量幅度的比例因子。ωx是AC分量的频率，Cx是积分控制项，其重要性将在下面说明。
根据来自AC网络的频率下垂的原理，AC频率分量的演变通过，
ωx＝ωref-mxPx (3)
其中ωref是交流分量的速率频率，S是拉普拉斯算子，mx是频率下垂(功率共享)系数，Px是在第x个转换器处与交流分量相关的实际功率。众所周知的事实是，AC系统中的频率下垂控制将确保适当的功率分配，而不管线路阻抗分布如何。频率下垂控制系统的这个属性被用作识别每个转换器必须在本地产生的参考功率的方法。准确地说，测量输出功率Px和电流相关的ix。当前值使用缩放比例的倒数进行缩放，即这将产生一个新的电流基准，然后由变化的电压输出跟踪。电压输出的变化使用积分控制Cx进行。从该过程获得的DC参考电流Iref,x是输出电流Ix必须跟踪的参考。另一方面，众所周知，存在与频率下垂相关的频率偏差。虽然可以使用单独的基于通信的技术来纠正这种偏差，但对当前过程来说这并不重要，而且也是不必要的。举例来说，可以使用积分控制器(例如，在每个源处)来调节DC电压。这个过程可以用下面的等式来概括：
其中Cx是变频器x的积分控制变量，并且αx<<1是速度和稳定性调整参数。控制Cx以离散时间间隔施加到转换器电压以确保适当的动态稳定性。
实现：现在通过参考图3来描述本发明的示例性实施例。图3所示的直流电源。图3可以是电池或任何其他DC发生源，或者已经转换为DC(300)的任何AC产生源等。在某些情况下，源的DC电压可以被转换为用于分配的另一个DC电压。这是使用DC/DC接口310完成的。根据本发明的实施例，还有非常低功率的额定DC/AC接口。此处的DC/AC接口使用频率下垂控制进行操作。根据示例性实施例，使用滤波器320来去除不想要的谐波。信号处理和控制块330(在图4中进一步描述)使用电压和电流测量360作为输入。该系统通过具有阻抗350的电缆连接到微电网网络340的其余部分。
遵循与方法200(如上所述)相同的一般流程，该示例中的实现包括以下步骤：
有输出电压和电流传感器，用于测量流经变流器系统的端电压Vx和电流Ix。
这些电压和电流值分别包含由Vx和ix表示的低振幅AC项。这些低幅度项是使用信号处理方法获得的。
与低幅度项相关的功率Px是使用如等式(4)所示的截止频率ωL的低通滤波器获得的。
然后，功率Px乘以下垂系数mx，并且该乘积修改如等式(3)所示的低幅度AC电压的频率幅度。
另一方面，电流测量值ix除以电压比率因子nx。
上述结果的峰值作为参考，并且控制Ix,avg的本地DC电流分量，以通过改变DC电压(如等式(2)所示)来跟踪该参考值。该术语αx是控制跟踪速度的增益。正确选择增益将确保稳定系统的快速跟踪。
虚拟电感仿真：众所周知，在具有高电感与电阻比的AC系统中，功率-频率下垂控制是有效的。但是，直流系统中使用的电缆电感非常低。因此，必须遵循虚拟阻抗仿真的原则来模拟每个转换器输出端的输出电感Lx。由于虚拟阻抗仿真不会导致任何线路损耗，因此可以设计AC子系统稳定的方式。有关虚拟阻抗方针的描述，可以参见He等人所著的“采用增强的虚拟阻抗控制方案的孤岛微网功率共享方法”，Power Electronics，IEEETransactions，第28卷，第11期，第5272-5282页，2013年11月。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
现在转到图5。现在参照图4，示出了用于实现本文所呈现的一种或多种方法的装置400的框图。仅作为示例，装置400可以被配置为实现图2的方法200的一个或多个步骤。2。
装置400包括计算机系统410和可移除介质450.计算机系统410包括处理器装置420，网络接口425，存储器430，介质接口435和可选显示器440。网络接口425允许计算机系统410以连接到网络，而媒体接口435允许计算机系统410与媒体(例如硬盘驱动器或可移动媒体450)交互。
处理器设备420可以被配置为实现这里公开的方法，步骤和功能。存储器430可以是分布式的或本地的，并且处理器装置420可以是分布式的或单个的。存储器430可以被实现为电，磁或光学存储器，或者这些或其他类型的存储设备的任何组合。此外，术语“存储器”应该被足够宽泛地解释为涵盖能够从处理器设备420访问的可寻址空间中的地址读取或写入其中的任何信息。利用该定义，可以通过网络访问的关于网络的信息接口425仍然在存储器430内，因为处理器设备420可以从网络检索信息。应该注意，组成处理器设备420的每个分布式处理器通常包含其自己的可寻址存储器空间。还应该注意的是，计算机系统410的一些或全部可以被结合到专用或通用集成电路中。
可选显示器440是适用于与装置400的人类用户交互的任何类型的显示器。通常，显示器440是计算机监视器或其他类似的显示器。
尽管本文已经描述了本发明的说明性实施例，但是应该理解，本发明不限于那些精确的实施例，并且本领域技术人员可以做出各种其他改变和修改而不背离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于在具有连接到至少一个负载的多个电能产生源的直流(DC)网络中的功率共享的方法，所述方法包括以下步骤：在每个电能产生源处：
产生可控DC电压；
在DC电压的顶部叠加可控交流(AC)信号；
使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号；和
使用调节的AC信号确定期望的DC电压输出。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
调节DC电压以匹配所需的DC电压输出。
3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
以迭代方式执行生成，叠加，调节和确定步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电能产生源中的至少一个包括电池。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个负载选自由电力电子设备，太阳能电池板，电池，消费者电器及其组合组成的组。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个负载连接在离所述每一个电能产生源的任意距离处。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个负载连接在距所述电能产生源之一的距离L1处并且距离所述电能产生源中的另一个的距离L2处连接，其中L1不同于L2。
8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
感测本地AC信号电流和电压输出；和
使用本地AC信号电流和电压输出通过虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述期望的DC电压输出基于预定的功率分配标准。
10.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
通过缩放AC信号来计算参考DC电流。
11.根据权利要求1所述的方法，其中每个所述电能产生源包括控制器，所述方法还包括以下步骤：
使用控制器调节DC电压和AC信号。
12.根据权利要求1所述的方法，其中每个所述电能产生源包括电压和电流传感器，所述方法还包括以下步骤：
使用所述电压和电流传感器确定所述DC电压和所述AC信号的输出。
13.一种用于DC网络中的功率共享的系统，所述系统包括：
连接到至少一个负载的多个电能产生源，其中每个电能产生源包括：控制器，配置为控制由电能产生源生成的DC电压，通过电能产生源控制叠加在DC电压的顶部上的AC信号，并且使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号；和
处理器设备，用于使用调节的AC信号来确定期望的DC电压输出。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器还被配置为调节所述DC电压以匹配所述期望的DC电压输出。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个负载连接在离所述每一个电能产生源的任意距离处。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个负载连接在距所述电能产生源之一的距离L1处并且距离所述电能产生源中的另一个的距离L2处连接，其中L1不同于L2。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述电能产生源还包括被配置为感测本地AC信号电流和电压输出的传感器。
18.根据权利要求13所述的系统，其中所述期望的DC电压输出基于预定的功率分配标准。
19.根据权利要求13所述的系统，其中所述处理器装置进一步经配置以通过缩放所述AC信号来计算参考DC电流。
20.根据权利要求13所述的系统，其中所述电能产生源中的至少一个包括电池。
CN201680067134.2A 2015-12-16 2016-09-27 直流微电网的功率共享 Active CN108292842B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/971,855 2015-12-16
US14/971,855 US9985435B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Power sharing for DC microgrids
PCT/IB2016/055762 WO2017103697A1 (en) 2015-12-16 2016-09-27 Power sharing for dc microgrids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108292842A true CN108292842A (zh) 2018-07-17
CN108292842B CN108292842B (zh) 2021-03-19

Family

ID=59056061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680067134.2A Active CN108292842B (zh) 2015-12-16 2016-09-27 直流微电网的功率共享

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9985435B2 (zh)
JP (1) JP6688388B2 (zh)
CN (1) CN108292842B (zh)
DE (1) DE112016003814B4 (zh)
GB (1) GB2560843B (zh)
WO (1) WO2017103697A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113469454A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 华能陇东能源有限责任公司 一种一体化能源基地直流调制参数配置方法及系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101809787B1 (ko) * 2015-03-10 2017-12-15 엘에스산전 주식회사 배터리 전력 공급 시스템을 포함하는 전력 공급 시스템
CN108023346A (zh) * 2017-11-09 2018-05-11 珠海格力电器股份有限公司 直流微电网结构及其控制方法、存储介质、处理器
WO2020030671A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Grid-connected p-v inverter system and method of load sharing thereof
US11073886B2 (en) * 2018-10-11 2021-07-27 Facebook, Inc. Balance input current of power supplies
EP3696930A1 (de) * 2019-02-15 2020-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Gleichspannungsnetz mit variabler spannung
KR102444388B1 (ko) * 2021-12-28 2022-09-16 재단법인 녹색에너지연구원 마이크로그리드의 최적 에너지 운영 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101048929A (zh) * 2004-10-28 2007-10-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 超低功率备用电源
CN202817753U (zh) * 2012-06-13 2013-03-20 中国东方电气集团有限公司 基于综合应用研究的微网系统结构
US20140306531A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Robert Bosch Gmbh Lighting ballast for use with variable dc power distribution

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7116010B2 (en) 2002-09-17 2006-10-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Control of small distributed energy resources
US20040201283A1 (en) 2003-04-10 2004-10-14 Delta Electronics, Inc. Parallel power supply system and control method thereof
KR101023336B1 (ko) 2009-07-03 2011-03-18 삼성전기주식회사 로드 쉐어링 장치 및 이를 구비한 병렬 전원 공급 장치
US8866334B2 (en) 2010-03-02 2014-10-21 Icr Turbine Engine Corporation Dispatchable power from a renewable energy facility
EP2589128B2 (en) * 2010-06-30 2017-06-14 ABB Research Ltd. Method and control device for controlling power flow within a dc power transmission network
GB2482114A (en) 2010-07-16 2012-01-25 Smarter Energy Systems Ltd Direct current power transmission grid
US8970176B2 (en) 2010-11-15 2015-03-03 Bloom Energy Corporation DC micro-grid
US8606424B2 (en) 2011-04-05 2013-12-10 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Particle swarm optimization system and method for microgrids
US9472954B2 (en) 2012-10-08 2016-10-18 Eaton Corporation Generator dispatching or load shedding control method and system for microgrid applications
KR101426826B1 (ko) * 2013-01-31 2014-08-05 명지대학교 산학협력단 독립형(stand-alone) 마이크로그리드를 위한 가변 저항 방식의 드룹 제어 장치 및 방법
EP2957013A2 (en) 2013-02-15 2015-12-23 University Court Of The University Of Aberdeen Multiport dc hub for dc grids
US9454137B2 (en) 2013-03-01 2016-09-27 Honeywell International Inc. System and method of large area microgrid stability controls
EP2897245B1 (en) * 2014-01-17 2017-07-26 General Electric Technology GmbH Multi-terminal DC electrical network
CN104578042B (zh) * 2015-02-03 2017-02-22 上海电力学院 直流微网的下垂控制改进方法
EP3347960B1 (en) * 2015-09-11 2021-08-11 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for impedance matching in virtual impedance droop controlled power conditioning units

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101048929A (zh) * 2004-10-28 2007-10-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 超低功率备用电源
CN202817753U (zh) * 2012-06-13 2013-03-20 中国东方电气集团有限公司 基于综合应用研究的微网系统结构
US20140306531A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Robert Bosch Gmbh Lighting ballast for use with variable dc power distribution

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113469454A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 华能陇东能源有限责任公司 一种一体化能源基地直流调制参数配置方法及系统
CN113469454B (zh) * 2021-07-20 2023-04-07 华能陇东能源有限责任公司 一种一体化能源基地直流调制参数配置方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
GB2560843B (en) 2021-04-21
GB201809571D0 (en) 2018-07-25
DE112016003814B4 (de) 2022-03-10
JP2019503158A (ja) 2019-01-31
US9985435B2 (en) 2018-05-29
CN108292842B (zh) 2021-03-19
GB2560843A (en) 2018-09-26
WO2017103697A1 (en) 2017-06-22
DE112016003814T5 (de) 2018-06-07
US20170180006A1 (en) 2017-06-22
JP6688388B2 (ja) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108292842A (zh) 直流微电网的功率共享
Mazumdar et al. Neural network based method for predicting nonlinear load harmonics
CN106875260A (zh) 一种电商平台订单管理方法及系统
CN110543697B (zh) 一种电力市场仿真模拟运行系统
Otcenasova et al. The influence of power quality indices on active power losses in a local distribution grid
Coman et al. Improving the efficiency and sustainability of power systems using distributed power factor correction methods
Wang et al. Analysis of microgrid inverter droop controller with virtual output impedance under non‐linear load condition
JP2014027737A (ja) 線路電圧降下補償器の整定値の算出方法および算出装置
WO2017137964A1 (en) System and method of power grid monitoring
Narongrit et al. A new design approach of fuzzy controller for shunt active power filter
Sirviö et al. Functional analysis of the microgrid concept applied to case studies of the sundom smart grid
Oliveira Pinto et al. Single-phase shunt active power filter based on a 5-level converter topology
Silva et al. An IoT-based energy management system for AC microgrids with grid and security constraints
Binu et al. Nonlinear analysis and estimation of the domain of attraction for a droop controlled microgrid system
CN107453916A (zh) 一种拓扑实现方法及一种云消息服务监控平台
Owosuhi et al. Maximizing the Integration of a Battery Energy Storage System–Photovoltaic Distributed Generation for Power System Harmonic Reduction: An Overview
CN109508971A (zh) 一种电量电费结算方法、装置、设备和存储介质
Nikolaev et al. An optimization algorithm for simulating smart-grid means for distribution grid balancing
Kiran et al. Day ahead market operation with agent based modeling
Bovera et al. Development, validation, and testing of advanced mathematical models for the optimization of BESS operation
KR20150096013A (ko) 신재생 에너지 공급인증서와 온실가스 배출권을 판매하는 방법 및 장치
Wiebe et al. Integral sliding-mode active filter control for harmonic distortion compensation
CN109494803A (zh) 一种光伏系统的物料配置方法和装置
Chuma Cerbantes et al. Short‐term operation of a distribution company: A pseudo‐dynamic tabu search‐based optimisation
Zhang et al. Optimal dispatch of competitive power markets by using PowerWorld simulator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant