CN109638890B - 一种直流微网群系统及其分层控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流微网群系统及其分层控制方法。直流微网群系统，包含3个直流子微网，每个直流子微网包含3个BUCK变换器，各BUCK变换器通过连接线与直流母线相连，子微网内各BUCK变换器的连接线电阻互不相等。本发明提出的分层控制方法，总共可以分为3层控制。顶层为直流微网群协调控制，该层主要目标是协调子微网以实现子微网间任意比例的电流分配；第二层为电压补偿控制和下垂系数修正控制，该层的主要目标是提高直流母线电压的控制精度、提高子微网内部直流变换器间的电流分配精度；底层为下垂控制和电压单闭环控制，该层的主要目标是对上层得到的控制结果进行快速可靠的跟踪控制。本发明提出的分层控制算法，实现了子微网与子微网间电流任意比例的分配，提高了子微网内部变换器的电流分配精度，减小了直流母线电压的控制误差。

Description

一种直流微网群系统及其分层控制方法

技术领域

本发明属于电力系统的直流微电网控制领域，涉及一种分层控制方法，具体涉及一种基于输出电压补偿控制、变下垂系数控制、子微网功率协调控制的控制方法及应用该方法控制的一个直流微网群系统。

背景技术

随着大量可再生新能源的接入，微电网的概念被提出。微电网可以被分为交流微电网和直流微电网。与交流微电网相比，直流微网可提高变流器的利用率并减少损耗，有利于各微源间的优势互补与协调控制，且直流系统不存在相位同步、谐波和无功损耗等方面问题，因此直流微电网已经成为微电网技术新的研究方向。

直流微电网规模一般比较小，负荷波动及外部干扰比较频繁。为实现多种分布式发电接入和用户侧高效可靠供电，可计划性的将直流微电网划分为多个子微网。通过直流母线将地理位置相近的直流子微网根据相应控制策略连接，形成直流微电网群。各直流子微网互为备用，有效提高了微电网的稳定性和可靠性。因此，需要根据直流微电网结构，研究直流子微网之间的协调控制，以确保微电网在不同运行状态下都能够稳定可靠供电。授权公告号为CN201610040203.2的中国专利，提出让各子微网内储能系统根据各储能系统的最大充放电功率及其剩余电量SOC来自动调整功率分配，从而平滑分布式发电功率波动并改善母线电压质量的同时提高了储能系统的安全性。该发明还采用模糊控制来调整储能电站中各储能单元下垂控制器的虚拟阻抗，以实现不同储能单元间功率的自动分配和 SOC的平衡。采用母线电压反馈控制方法对由于下垂控制引起的母线电压跌落进行补偿，提高母线电压质量。授权公告号为CN201610897833.1的中国专利，提出了一种微网群架构及其自主协调控制方法，所提出的架构中包括交、直流子网、PEU和EP，其中PEU用于协调微网群内各子微网与EP的功率交换，实现各子网能量共济，维持各子微网内母线电压和频率的稳定；EP用于维持PEU直流母线电压的稳定，实现对PEU所需交换净功率的合理分配。

当直流子微网内含有多个直流变换器时，如何实现变换器输出相同的电流成为了一个控制难点。目前提出的电流分配策略主要包括平均电流控制，主从控制，下垂控制等。相比于其他电流分配策略，下垂控制具有优越性。下垂控制不需要其他变流器的电压电流信息，仅需要根据电压参考值和输出电流值的一个简单下垂关系即可得到电压参考值，实现变换器间的电流分配。这非常适合于直流微电网，因为直流微电网中的新能源及其直流变换器具有离散分布的特点，采用下垂控制不需要变流器间进行复杂的通信，一方面减小了系统的成本，另一方面提高了系统的可靠性。但下垂控制也存在两个缺点，一是下垂控制是以下降输出电压为代价来提升电流分配精度的，采用普通的下垂控制会导致直流母线电压低于参考值；二是线路电阻不一致导致电流分配精度下降。下垂控制的下垂系数相当于一个虚拟电阻，传统的下垂控制通过设置相同的虚拟电阻来使直流变换器平均分配负载电流。当线路电阻不相等时，各变流器的虚拟电阻与线路电阻之和也不相等，从而导致了分流精度下降。

目前国内对直流微网群的研究还处于起步阶段，直流微网群的控制相比于单一直流微网更为复杂。直流微网群的控制可以分为子微网内部的控制和子微网之间的协调控制，而且两者需要相互协调配合才能完成控制目标。

发明内容

本发明所要达到的目标是：提出一种适用于直流微网群的分层控制策略，达到以下控制目标：①直流子微网之间可以按照设定比例向直流母线注入电流；②直流子微网内部各变换器的输出电流相等，且其电流分配精度不受线路电阻差异的影响；③直流微网群系统的直流母线电压与设定电压参考值基本一致；④当设定的电流分配比例发生变化以后，直流微网群系统能够平稳快速的做出调整，最终子微网的电流分配比例与设定比例完全一致；

本发明通过以下技术方案来实现：直流微网群系统包含3个直流子微网，分别命名为第一子微网、第二子微网、第三子微网，每个直流子微网包含3个BUCK 变换器，第一子微网内的三个变换器分别编号为#1、#2、#3，第二子微网内的三个变换器分别编号为#4、#5、#6，第三子微网内的三个变换器分别编号为#7、#8、 #9。所有BUCK变换器都通过连接线与直流母线相连，但同一子微网的连接线电阻互不相等。第一控制器对第一子微网的三个直流变换器进行控制、第二控制器对第二子微网的三个直流变换器进行控制、第三控制器对第三子微网的三个直流变换器进行控制。这三个控制器主要进行底层控制、二次控制。为了实现三个子微网之间的协调控制，本发明还设计了一个主控制器，并命名为第四控制器。第一控制器、第二控制器、第三控制器将各自控制的直流变换器的输出电流信息和下垂系数信息上传至第四控制器，第四控制器根据三个控制器上传的信息进行子微网协调控制，再将控制指令分别下达给第一控制器、第二控制器、第三控制器。

2.进一步的，本发明提出的分层控制方法可以分为3层控制。顶层为直流微网群协调控制，该层主要目标是协调3个子微网以实现子微网间任意比例的电流分配；第二层为电压补偿控制和下垂系数修正控制，该层的主要目标是提高直流母线电压的控制精度、提高子微网内部直流变换器间的电流分配精度；底层为下垂控制和电压单闭环控制，该层的主要目标是对上层得到的控制结果进行快速可靠的跟踪控制。进一步的，直流子微网有2个工作模式，分别命名为第一工作模式和第二工作模式。两种工作模式下，子微网都进行改进型下垂控制。两种工作模式的区别在于，第一工作模式下的改进型下垂控制使用的下垂系数参考值为一个固定的常数，使用的电流参考值是子微网内部某个变换器的输出电流，输出电流被选来当作电流参考值的变换器被命名为参考变换器；而第二工作模式下的改进型下垂控制使用的下垂系数参考值为第四控制器进行微网群协调控制后输出的下垂系数参考值。使用的电流参考值为第四控制器进行微网群协调控制后输出的电流参考值。三个子微网中有且只有一个子微网处于第一工作模式，其余两个子微网均处于第二工作模式。

3.以第一子微网处于第一工作模式，第二子微网、第三子微网处于第二工作模式，第一子微网内的#1BUCK变换器作为参考变换器为例，本发明的分层控制策略可以分为以下步骤：

S1、读取第一子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压。其中#1变换器的电容电压值为u₁，输出电流值为i₁，#2变换器的电容电压值为u₂，输出电流值为i₂，#3变换器的电容电压值为u₃，输出电流值为i₃。直流母线电压值为u_bus1,第一子微网的总输出电流值为i_sum1；

S2、对第一子微网进行直流母线电压补偿控制。将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus1,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为A1，得到第一子微网的母线电压补偿值u_add1，电压设定值u_ref叠加上第一子微网的母线电压补偿值u_add1即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new1}；

S3、对第一子微网的三个直流变换器进行下垂系数修正控制。将参考变换器 (#1直流变换器)的输出电流i₁作为第一子微网的电流参考值i_ref1，#1参考变换器的下垂系数不需要进行修正控制，其下垂系数K₁固定为常数K₀；#2直流变换器的输出电流i₂减去电流参考值i_ref1，将偏差量输入A2号PI控制器，得到#2直流变换器的下垂系数修正量K_add2,常数K₀叠加上K_add2得到#2直流变换器的下垂系数K₂；#3直流变换器的输出电流i₃减去电流参考值i_ref1，将偏差量输入A3号 PI控制器，得到#3直流变换器的下垂系数修正量K_add3,常数K₀叠加上K_add3得到 #3直流变换器的下垂系数K₃；

S4、对第一子微网进行下垂控制。将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₁与输出电流i₁的乘积，得到#1变换器的电压内环参考值u_{ref_loop1}；将电压参考值 u_{ref_new1}减去下垂系数K₂与输出电流i₂的乘积，得到#2变换器的电压内环参考值 u_{ref_loop2}；将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₃与输出电流i₃的乘积，得到#3变换器的电压内环参考值u_{ref_loop3}；

S5、对第一子微网进行电压闭环控制。将S4得到的电压内环参考值u_{ref_loop1}减去电容电压值u₁，差值输入A4号PI控制器，得到控制结果out₁，该控制结果送入ePWM₁模块，进行PWM调制，得到PWM₁信号，PWM₁用于控制#1变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop2}减去电容电压值u₂，差值输入A5号PI控制器，得到控制结果out₂，该控制结果送入ePWM₂模块，进行PWM调制，得到PWM₂信号，PWM₂用于控制#2变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop3}减去电容电压值u₃，差值输入A6号PI控制器，得到控制结果out₃，该控制结果被送入ePWM₃模块，进行PWM调制，得到PWM₃信号，PWM₃用于控制#3变换器中的开关管的开通和关断；

S6、进行直流微网群协调控制。读取子微网输出电流分配比例设定值。其中第一子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₁，第二子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₂，第三子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₃；读取S1 得到的第一子微网的总输出电流值为i_sum1,将i_sum1与p₂相乘,得到的乘积除以p₁，然后再除以第二子微网接入直流微电网的变换器的个数n₂，得到第二子微网的电流参考值i_ref2，计算第一子微网中所有已接入的变换器的下垂系数平均值K_avr，将K_avr赋给第二子微网的下垂系数参考值K_ref2；读取S1得到的第一子微网的总输出电流值为i_sum1,将i_sum1与p₃相乘,得到的乘积除以p₁，然后再除以第三子微网接入直流微电网的变换器的个数n₃，得到第三子微网的电流参考值i_ref3，将第一子微网中所有已接入的变换器的下垂系数平均值K_avr赋给第三子微网的下垂系数参考值K_ref3；将得到的第二子微网输出电流参考值、下垂系数参考值通过通信网络传递给第二控制器，将得到的第三子微网输出电流参考值、下垂系数参考值通过通信网络传递给第三控制器；

S7、读取第二子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压。其中#4变换器的电容电压值为u₄，输出电流值为i₄，#5变换器的电容电压值为u₅，输出电流值为i₅，#6变换器的电容电压值为u₆，输出电流值为i₆，直流母线电压值为u_bus2；

S8、对第二子微网进行直流母线电压补偿控制。将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus2,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为B1，得到第二子微网的母线电压补偿值u_add2，电压设定值u_ref叠加上第二子微网的母线电压补偿值u_add2即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new2}；

S9、对第二子微网进行下垂系数修正控制。读取S6得到的电流参考值i_ref2、下垂系数参考值K_ref2；#4直流变换器的输出电流i₄减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B2号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add4,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add4得到#4直流变换器的下垂系数K₄；#5直流变换器的输出电流i₅减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B3号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add5,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add5得到#5直流变换器的下垂系数K₅；#6直流变换器的输出电流i₆减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B4号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add6,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add6得到#6直流变换器的下垂系数 K₆；

S10、对第二子微网进行下垂控制。将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₄与输出电流i₄的乘积，得到#4变换器的电压内环参考值u_{ref_loop4}；将电压参考值 u_{ref_new2}减去下垂系数K₅与输出电流i₅的乘积，得到#5变换器的电压内环参考值 u_{ref_loop5}；将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₆与输出电流i₆的乘积，得到#6变换器的电压内环参考值u_{ref_loop6}；

S11、对第二子微网进行电压闭环控制。将S10得到的电压内环参考值u_{ref_loop4}减去电容电压值u₄，差值输入B5号PI控制器，得到控制结果out₄，该控制结果送入ePWM₄模块，进行PWM调制，得到PWM₄信号，PWM₄用于控制#4变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop5}减去电容电压值u₅，差值输入B6号PI控制器，得到控制结果out₅，该控制结果送入ePWM₅模块，进行PWM调制，得到PWM₅信号，PWM₅用于控制#5变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop6}减去电容电压值u₆，差值输入B7号PI控制器，得到控制结果out₆，该控制结果送入ePWM₆模块，进行PWM调制，得到 PWM₆信号，PWM₆用于控制#6变换器中的开关管的开通和关断；

S12、读取第三子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压。其中#7变换器的电容电压值为u₇，输出电流值为i₇，#8变换器的电容电压值为u₈，输出电流值为i₈，#9变换器的电容电压值为u₉，输出电流值为i₉，直流母线电压值为u_bus3；

S13、对第三子微网进行直流母线电压补偿控制。将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus3,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为C1，得到第三子微网的母线电压补偿值u_add3，电压设定值u_ref叠加上母线电压补偿值u_add3即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new3}；

S14、对第三子微网进行下垂系数修正控制。读取S6得到的电流参考值i_ref3、下垂系数参考值K_ref3；#7直流变换器的输出电流i₇减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C2号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add7,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add7得到#7直流变换器的下垂系数K₇；#8直流变换器的输出电流i₈减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C3号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add8,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add8得到#8直流变换器的下垂系数K₈；#9直流变换器的输出电流i₉减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C4号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add9,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add9得到#9直流变换器的下垂系数 K₉；

S15、对第三子微网进行下垂控制。将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₇与输出电流i₇的乘积，得到#7变换器的电压内环参考值u_{ref_loop7}；将电压参考值 u_{ref_new3}减去下垂系数K₈与输出电流i₈的乘积，得到#8变换器的电压内环参考值 u_{ref_loop8}；将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₉与输出电流i₉的乘积，得到#9变换器的电压内环参考值u_{ref_}l_oop9；

S16、对第三子微网进行电压闭环控制。将S15得到的电压内环参考值u_{ref_loop7}减去电容电压值u₇，差值输入C5号PI控制器，得到控制结果out₇，该控制结果送入ePWM₇模块，进行PWM调制，得到PWM₇信号，PWM₇用于控制#7变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop8}减去电容电压值u₈，差值输入C6号PI控制器，得到控制结果out₈，该控制结果送入ePWM₈模块，进行PWM调制，得到PWM₈信号，PWM₈用于控制#8变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop9}减去电容电压值u₉，差值输入C7号PI控制器，得到控制结果out₉，该控制结果送入ePWM₉模块，进行PWM调制，得到 PWM₉信号，PWM₉用于控制#9变换器中的开关管的开通和关断。

进一步的，在这一控制过程中，三个直流子微网的经过电压补偿控制后的电压参考值分别为：

其中P_A1为A1号PI控制器的比例项，I_A1为A1号PI控制器的积分项；P_B1为B1号PI控制器的比例项，I_B1为B1号PI控制器的积分项；P_C1为C1号PI 控制器的比例项，I_C1为C1号PI控制器的积分项；s为拉普拉斯算子。

进一步的，第一子微网的三个变换器的下垂系数表达式分别为：

其中P_A2为A2号PI控制器的比例项，I_A2为A2号PI控制器的积分项；P_A3为A3号PI控制器的比例项，I_A3为A3号PI控制器的积分项。

进一步的，第一子微网三个直流变换器的电压内环参考值分别为：

进一步的，第一子微网三个直流变换器的电压闭环控制输出结果为；

其中P_A4为A4号PI控制器的比例项，I_A4为A4号PI控制器的积分项；P_A5为A5号PI控制器的比例项，I_A5为A5号PI控制器的积分项；P_A6为A6号PI 控制器的比例项，I_A6为A6号PI控制器的积分项。

进一步的，第二子微网的下垂系数参考值和电流参考值的表达式分别为：

其中n₂为第二子微网中与直流母线相连的变换器的个数，S₁代表#1BUCK 变换器的接入状态，S₁＝1代表#1变换器已接入直流微电网，S₁＝0代表#1变换器已从直流微电网中切除。同理，S₂代表#2BUCK变换器的接入状态，S₃代表#3 BUCK变换器的接入状态。

相似的，第三子微网的下垂系数参考值和电流参考值的表达式分别为：

其中n₃为第二子微网中与直流母线相连的变换器的个数。

进一步的，第二子微网的三个变换器的下垂系数表达式分别为：

其中P_B2为B2号PI控制器的比例项，I_B2为B2号PI控制器的积分项；P_B3为B3号PI控制器的比例项，I_B3为B3号PI控制器的积分项；P_B4为B4号PI 控制器的比例项，I_B4为B4号PI控制器的积分项。

进一步的，第二子微网三个直流变换器的电压内环参考值分别为：

进一步的，第二子微网三个直流变换器的电压闭环控制输出结果为；

其中P_B5为B5号PI控制器的比例项，I_B5为B5号PI控制器的积分项；P_B6为B6号PI控制器的比例项，I_B6为B6号PI控制器的积分项；P_B7为B7号PI 控制器的比例项，I_B7为B7号PI控制器的积分项。

进一步的，第三子微网的三个变换器的下垂系数表达式分别为：

其中P_C2为C2号PI控制器的比例项，I_C2为C2号PI控制器的积分项；P_C3为C3号PI控制器的比例项，I_C3为C3号PI控制器的积分项；P_C4为C4号PI 控制器的比例项，I_C4为C4号PI控制器的积分项。

进一步的，第三子微网三个直流变换器的电压内环参考值分别为：

进一步的，第三子微网三个直流变换器的电压闭环控制输出结果为；

其中P_C5为C5号PI控制器的比例项，I_C5为C5号PI控制器的积分项；P_C6为C6号PI控制器的比例项，I_C6为C6号PI控制器的积分项；P_C7为C7号PI 控制器的比例项，I_C7为C7号PI控制器的积分项。

该发明的有益效果是：

本发明中的电压补偿法可以有效补偿直流母线电压，减小直流母线电压的控制误差，而且相比于对直流变换器输出电压进行单个补偿的方法，该方法所需要的PI控制器数量更少，控制精度更高。

本发明中提出的下垂系数修正法可以使子微网内各直流变换器在线路电阻差异较大的情况下依然能够向直流母线输入相同的电流，相比于传统的下垂控制，该方法的电流分配精度得到了大幅度的提升。

本发明中提出的微网群能量协调控制算法可以使子微网与子微网间按照任意比例向直流母线输入电流。该方法只需要本地控制器向主控制器上传下垂系数平均值和输出电流和，主控制器向本地控制器输出电流参考值和下垂系数参考值，传输的数据量比较小，且对数据传输速度的要求也不高，非常利于硬件实现。另外，当微网群的电流分配比例发生变化后，微网群在本发明提出的分层控制策略的控制下，可以较快的对分配比例进行跟踪。

本发明提出的分层控制策略在某个子微网突然切除、某个子微网切除后突然接入、子微网内某个变换器突然切除、子微网内某个变换器突然接入、负载突然加重、恒功率负载接入等特殊情况都能稳健快速的调整，系统稳定后依然能够达到设定的控制目标。

附图说明

图1为本发明实施例的微网群电路拓扑图。

图2为本发明实施例中第一子微网的控制流程示意图。

图3为本发明实施例中微网群能量协调控制流程示意图。

图4为本发明实施例中第二子微网的控制流程示意图。

图5为本发明实施例中第三子微网的控制流程示意图。

图6为PLECS仿真中本发明实施例三个子微网的直流变换器在负载突加前后的输出电压波形。

图7为PLECS仿真中本发明实施例三个子微网的直流变换器在负载突加前后的输出电流波形。

图8为PLECS仿真中本发明实施例三个子微网在负载突加前后的总输出电流波形。

图9为PLECS仿真中本发明实施例三个子微网的直流变换器在电流分配比例变化前后的输出电压波形。

图10为PLECS仿真中本发明实施例三个子微网的直流变换器在电流分配比例变化前后的输出电流波形。

图11为PLECS仿真中本发明实施例三个子微网在电流分配比例变化前后的总输出电流波形。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，直流微网群系统包含3个直流子微网，分别命名为第一子微网、第二子微网、第三子微网，每个直流子微网包含3个BUCK变换器，第一子微网内的三个变换器分别编号为#1、#2、#3，第二子微网内的三个变换器分别编号为#4、#5、#6，第三子微网内的三个变换器分别编号为#7、#8、#9。所有BUCK 变换器都通过连接线与直流母线相连，但同一子微网的连接线电阻互不相等。第一控制器对第一子微网的三个直流变换器进行控制、第二控制器对第二子微网的三个直流变换器进行控制、第三控制器对第三子微网的三个直流变换器进行控制。这三个控制器主要进行底层控制、二次控制。为了实现三个子微网之间的协调控制，本发明还设计了一个主控制器，并命名为第四控制器。第一控制器、第二控制器、第三控制器将各自控制的直流变换器的输出电流信息和下垂系数信息上传至第四控制器，第四控制器根据三个控制器上传的信息进行子微网协调控制，再将控制指令分别下达给第一控制器、第二控制器、第三控制器。

2.进一步的，本发明提出的分层控制方法可以分为3层控制。顶层为直流微网群协调控制，该层主要目标是协调3个子微网以实现子微网间任意比例的电流分配；第二层为电压补偿控制和下垂系数修正控制，该层的主要目标是提高直流母线电压的控制精度、提高子微网内部直流变换器间的电流分配精度；底层为下垂控制和电压单闭环控制，该层的主要目标是对上层得到的控制结果进行快速可靠的跟踪控制。进一步的，直流子微网有2个工作模式，分别命名为第一工作模式和第二工作模式。两种工作模式下，子微网都进行改进型下垂控制。两种工作模式的区别在于，第一工作模式下的改进型下垂控制使用的下垂系数参考值为一个固定的常数，使用的电流参考值是子微网内部某个变换器的输出电流，输出电流被选来当作电流参考值的变换器被命名为参考变换器；而第二工作模式下的改进型下垂控制使用的下垂系数参考值为第四控制器进行微网群协调控制后输出的下垂系数参考值。使用的电流参考值为第四控制器进行微网群协调控制后输出的电流参考值。三个子微网中有且只有一个子微网处于第一工作模式，其余两个子微网均处于第二工作模式。

3.如图2、图3、图4、图5所示，以第一子微网处于第一工作模式，第二子微网、第三子微网处于第二工作模式，第一子微网内的#1BUCK变换器作为参考变换器为例，本发明的分层控制策略可以分为以下步骤：

S1、读取第一子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压。其中#1变换器的电容电压值为u₁，输出电流值为i₁，#2变换器的电容电压值为u₂，输出电流值为i₂，#3变换器的电容电压值为u₃，输出电流值为i₃。直流母线电压值为u_bus1,第一子微网的总输出电流值为i_sum1；

S2、对第一子微网进行直流母线电压补偿控制。将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus1,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为A1，得到第一子微网的母线电压补偿值u_add1，电压设定值u_ref叠加上第一子微网的母线电压补偿值u_add1即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new1}；

S3、对第一子微网的三个直流变换器进行下垂系数修正控制。将参考变换器 (#1直流变换器)的输出电流i₁作为第一子微网的电流参考值i_ref1，#1参考变换器的下垂系数不需要进行修正控制，其下垂系数K₁固定为常数K₀；#2直流变换器的输出电流i₂减去电流参考值i_ref1，将偏差量输入A2号PI控制器，得到#2直流变换器的下垂系数修正量K_add2,常数K₀叠加上K_add2得到#2直流变换器的下垂系数K₂；#3直流变换器的输出电流i₃减去电流参考值i_ref1，将偏差量输入A3号 PI控制器，得到#3直流变换器的下垂系数修正量K_add3,常数K₀叠加上K_add3得到 #3直流变换器的下垂系数K₃；

S4、对第一子微网进行下垂控制。将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₁与输出电流i₁的乘积，得到#1变换器的电压内环参考值u_{ref_loop1}；将电压参考值 u_{ref_new1}减去下垂系数K₂与输出电流i₂的乘积，得到#2变换器的电压内环参考值u_{ref_loop2}；将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₃与输出电流i₃的乘积，得到#3变换器的电压内环参考值u_{ref_loop3}；

S5、对第一子微网进行电压闭环控制。将S4得到的电压内环参考值u_{ref_loop1}减去电容电压值u₁，差值输入A4号PI控制器，得到控制结果out₁，该控制结果送入ePWM₁模块，进行PWM调制，得到PWM₁信号，PWM₁用于控制#1变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop2}减去电容电压值u₂，差值输入A5号PI控制器，得到控制结果out₂，该控制结果送入ePWM₂模块，进行PWM调制，得到PWM₂信号，PWM₂用于控制#2变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop3}减去电容电压值u₃，差值输入A6号PI控制器，得到控制结果out₃，该控制结果被送入ePWM₃模块，进行PWM调制，得到PWM₃信号，PWM₃用于控制#3变换器中的开关管的开通和关断；

S6、进行直流微网群协调控制。读取子微网输出电流分配比例设定值。其中第一子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₁，第二子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₂，第三子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₃；读取S1 得到的第一子微网的总输出电流值为i_sum1,将i_sum1与p₂相乘,得到的乘积除以p₁，然后再除以第二子微网接入直流微电网的变换器的个数n₂，得到第二子微网的电流参考值i_ref2，计算第一子微网中所有已接入的变换器的下垂系数平均值K_avr，将K_avr赋给第二子微网的下垂系数参考值K_ref2；读取S1得到的第一子微网的总输出电流值为i_sum1,将i_sum1与p₃相乘,得到的乘积除以p₁，然后再除以第三子微网接入直流微电网的变换器的个数n₃，得到第三子微网的电流参考值i_ref3，将第一子微网中所有已接入的变换器的下垂系数平均值K_avr赋给第三子微网的下垂系数参考值K_ref3；将得到的第二子微网输出电流参考值、下垂系数参考值通过通信网络传递给第二控制器，将得到的第三子微网输出电流参考值、下垂系数参考值通过通信网络传递给第三控制器；

S7、读取第二子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压。其中#4变换器的电容电压值为u₄，输出电流值为i₄，#5变换器的电容电压值为u₅，输出电流值为i₅，#6变换器的电容电压值为u₆，输出电流值为i₆，直流母线电压值为u_bus2；

S8、对第二子微网进行直流母线电压补偿控制。将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus2,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为B1，得到第二子微网的母线电压补偿值u_add2，电压设定值u_ref叠加上第二子微网的母线电压补偿值u_add2即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new2}；

S9、对第二子微网进行下垂系数修正控制。读取S6得到的电流参考值i_ref2、下垂系数参考值K_ref2；#4直流变换器的输出电流i₄减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B2号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add4,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add4得到#4直流变换器的下垂系数K₄；#5直流变换器的输出电流i₅减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B3号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add5,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add5得到#5直流变换器的下垂系数K₅；#6直流变换器的输出电流i₆减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B4号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add6,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add6得到#6直流变换器的下垂系数 K₆；

S10、对第二子微网进行下垂控制。将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₄与输出电流i₄的乘积，得到#4变换器的电压内环参考值u_{ref_loop4}；将电压参考值 u_{ref_new2}减去下垂系数K₅与输出电流i₅的乘积，得到#5变换器的电压内环参考值 u_{ref_loop5}；将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₆与输出电流i₆的乘积，得到#6变换器的电压内环参考值u_{ref_loop6}；

S11、对第二子微网进行电压闭环控制。将S10得到的电压内环参考值u_{ref_loop4}减去电容电压值u₄，差值输入B5号PI控制器，得到控制结果out₄，该控制结果送入ePWM₄模块，进行PWM调制，得到PWM₄信号，PWM₄用于控制#4变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop5}减去电容电压值u₅，差值输入B6号PI控制器，得到控制结果out₅，该控制结果送入ePWM₅模块，进行PWM调制，得到PWM₅信号，PWM₅用于控制#5变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop6}减去电容电压值u₆，差值输入B7号PI控制器，得到控制结果out₆，该控制结果送入ePWM₆模块，进行PWM调制，得到 PWM₆信号，PWM₆用于控制#6变换器中的开关管的开通和关断；

S12、读取第三子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压。其中#7变换器的电容电压值为u₇，输出电流值为i₇，#8变换器的电容电压值为u₈，输出电流值为i₈，#9变换器的电容电压值为u₉，输出电流值为i₉，直流母线电压值为u_bus3；

S13、对第三子微网进行直流母线电压补偿控制。将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus3,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为C1，得到第三子微网的母线电压补偿值u_add3，电压设定值u_ref叠加上母线电压补偿值u_add3即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new3}；

S14、对第三子微网进行下垂系数修正控制。读取S6得到的电流参考值i_ref3、下垂系数参考值K_ref3；#7直流变换器的输出电流i₇减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C2号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add7,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add7得到#7直流变换器的下垂系数K₇；#8直流变换器的输出电流i₈减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C3号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add8,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add8得到#8直流变换器的下垂系数K₈；#9直流变换器的输出电流i₉减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C4号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add9,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add9得到#9直流变换器的下垂系数 K₉；

S15、对第三子微网进行下垂控制。将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₇与输出电流i₇的乘积，得到#7变换器的电压内环参考值u_{ref_loop7}；将电压参考值 u_{ref_new3}减去下垂系数K₈与输出电流i₈的乘积，得到#8变换器的电压内环参考值 u_{ref_loop8}；将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₉与输出电流i₉的乘积，得到#9变换器的电压内环参考值u_{ref_loop9}；

S16、对第三子微网进行电压闭环控制。将S15得到的电压内环参考值u_{ref_loop7}减去电容电压值u₇，差值输入C5号PI控制器，得到控制结果out₇，该控制结果送入ePWM₇模块，进行PWM调制，得到PWM₇信号，PWM₇用于控制#7变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop8}减去电容电压值u₈，差值输入C6号PI控制器，得到控制结果out₈，该控制结果送入ePWM₈模块，进行PWM调制，得到PWM₈信号，PWM₈用于控制#8变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop9}减去电容电压值u₉，差值输入C7号PI控制器，得到控制结果out₉，该控制结果送入ePWM₉模块，进行PWM调制，得到 PWM₉信号，PWM₉用于控制#9变换器中的开关管的开通和关断。

进一步的，在这一控制过程中，三个直流子微网的经过电压补偿控制后的电压参考值分别为：

其中P_A1为A1号PI控制器的比例项，I_A1为A1号PI控制器的积分项；P_B1为B1号PI控制器的比例项，I_B1为B1号PI控制器的积分项；P_C1为C1号PI 控制器的比例项，I_C1为C1号PI控制器的积分项；s为拉普拉斯算子。

进一步的，第一子微网的三个变换器的下垂系数表达式分别为：

其中P_A2为A2号PI控制器的比例项，I_A2为A2号PI控制器的积分项；P_A3为A3号PI控制器的比例项，I_A3为A3号PI控制器的积分项。

进一步的，第一子微网三个直流变换器的电压内环参考值分别为：

进一步的，第一子微网三个直流变换器的电压闭环控制输出结果为；

其中P_A4为A4号PI控制器的比例项，I_A4为A4号PI控制器的积分项；P_A5为A5号PI控制器的比例项，I_A5为A5号PI控制器的积分项；P_A6为A6号PI 控制器的比例项，I_A6为A6号PI控制器的积分项。

进一步的，第二子微网的下垂系数参考值和电流参考值的表达式分别为：

其中n₂为第二子微网中与直流母线相连的变换器的个数，S₁代表#1BUCK 变换器的接入状态，S₁＝1代表#1变换器已接入直流微电网，S₁＝0代表#1变换器已从直流微电网中切除。同理，S₂代表#2BUCK变换器的接入状态，S₃代表#3 BUCK变换器的接入状态。

相似的，第三子微网的下垂系数参考值和电流参考值的表达式分别为：

其中n₃为第二子微网中与直流母线相连的变换器的个数。

进一步的，第二子微网的三个变换器的下垂系数表达式分别为：

其中P_B2为B2号PI控制器的比例项，I_B2为B2号PI控制器的积分项；P_B3为B3号PI控制器的比例项，I_B3为B3号PI控制器的积分项；P_B4为B4号PI 控制器的比例项，I_B4为B4号PI控制器的积分项。

进一步的，第二子微网三个直流变换器的电压内环参考值分别为：

进一步的，第二子微网三个直流变换器的电压闭环控制输出结果为:

其中P_B5为B5号PI控制器的比例项，I_B5为B5号PI控制器的积分项；P_B6为B6号PI控制器的比例项，I_B6为B6号PI控制器的积分项；P_B7为B7号PI 控制器的比例项，I_B7为B7号PI控制器的积分项。

进一步的，第三子微网的三个变换器的下垂系数表达式分别为：

其中P_C2为C2号PI控制器的比例项，I_C2为C2号PI控制器的积分项；P_C3为C3号PI控制器的比例项，I_C3为C3号PI控制器的积分项；P_C4为C4号PI 控制器的比例项，I_C4为C4号PI控制器的积分项。

进一步的，第三子微网三个直流变换器的电压内环参考值分别为：

进一步的，第三子微网三个直流变换器的电压闭环控制输出结果为；

其中P_C5为C5号PI控制器的比例项，I_C5为C5号PI控制器的积分项；P_C6为C6号PI控制器的比例项，I_C6为C6号PI控制器的积分项；P_C7为C7号PI 控制器的比例项，I_C7为C7号PI控制器的积分项。

为了验证所提出的分层控制方法的可行性，在PLECS仿真模型中搭建了直流微网群的仿真模型。在仿真模型中，所有BUCK变换器中电容的容值均为1880uF，所有电感的大小均为4mH，BUCK变换器的线路电阻大小如表1所示。

线路电阻	r<sub>1</sub>	r<sub>2</sub>	r<sub>3</sub>	r<sub>4</sub>	r<sub>5</sub>	r<sub>6</sub>	r<sub>7</sub>	r<sub>8</sub>	r<sub>9</sub>
										阻值(Ω)	0.5	1	1.5	1	1.5	2	1.5	2	2.5

表1

负载R₁阻值为10Ω，负载R₂阻值也为10Ω。常数K₀设置为30，电压设定值u_ref设置为72V。所有BUCK变换器的输入电压互不相同，各变换器输入电压大小如表2所示。

电压源	V<sub>dc1</sub>	V<sub>dc2</sub>	V<sub>dc3</sub>	V<sub>dc4</sub>	V<sub>dc5</sub>	V<sub>dc6</sub>	V<sub>dc7</sub>	V<sub>dc8</sub>	V<sub>dc9</sub>
										电压(V)	90	94	98	100	106	110	114	118	120

表2

在该仿真模型中进行了负载突加的仿真，得到如图6、图7、图8所示的仿真结果。0～0.3s期间，直流微网群的负载为R₁，0.3s时S_n2闭合，R₂负载突然接入。在这一过程中三个直流微网群的电流分配比例设定值固定不变，其中第一子微网希望能够向直流母线注入20％的负载电流，第二子微网希望能够向直流母线注入30％的负载电流，第三子微网希望能够向直流母线注入50％的负载电流。

图6给出了采用分层控制方法的直流微网群系统在负载突加前后的输出电压波形。从图6可以看出，同一子微网中变换器的线路电阻越大，其输出电压也就越大。如第一子微网中的#3变换器、第二子微网中的#6变换器、第三子微网中的#9变换器的输出电压在各自子微网中最高。线路电阻相等的变换器，其所在的子微网电流分配比例越大的，其输出电压越高。如第一子微网中的#3 变换器、第二子微网中的#5变换器、第三子微网的#7变换器，这三个直流变换器的线路电阻均为1.5Ω，其中#7变换器的输出电压最高。负载突加后，所有变换器的输出电压先是急剧上升，然后跌落，最后在控制器的调节下逐渐上升。最终各直流变换器稳定的输出电压均比负载突加前的输出电压要高。负载突加前后各变换器的输出电压均存在一定程度的波动，这是由BUCK变换器中电容的充放电导致的。负载突加前变换器输出的电流较小，因此变换器输出电压波动较小，负载突加后变换器输出电压较大，因此变换器输出电压波动较大。

图7给出了采用分层控制方法的直流微网群系统在负载突加前后的输出电流波形。从波形图可以看出负载突加前，第一子微网三个变换器的输出电流相等，均为0.48A，第二子微网的三个变换器的输出电流均为0.72A，第三子微网的三个变换器的输出电流均为1.2A。负载突加后系统达到稳定时，第一子微网三个变换器的输出电流均为0.96A，第二子微网的三个变换器的输出电流均为 1.44A，第三子微网的三个变换器的输出电流均为2.4A。负载突加后，整个系统的调节时间约为0.16s，调节速度较快，调节过程也非常平稳。直流子微网内所有的直流变换器在系统稳定时输出电流相等，这说明采用的的改进型下垂控制方法是有效的。

图8给出了采用分层控制方法的直流微网群系统在负载突加前后的子微网总输出电流波形。从波形图可以看出，负载突加前，第一子微网总共输出电流为1.44A，第二子微网总共输出电流2.16A，第三子微网总共输出电流3.6A；第一子微网总输出电流占微网群总电流的20％，第二子微网总输出电流占微网群总电流的30％，第三子微网总输出电流占微网群总电流的50％，符合设定的控制目标。负载突加后第一子微网总共输出电流为2.88A，第二子微网总共输出电流4.32A，第三子微网总共输出电流7.2A；第一子微网总输出电流占微网群总电流的20％，第二子微网总输出电流占微网群总电流的30％，第三子微网总输出电流占微网群总电流的50％，也符合设定的控制目标。负载突加前后子微网分配到电流的比例均为2：3：5，与设定比例完全吻合，说明设计的子微网协调控制算法是有效的。

在仿真模型中进行了子微网电流分配比例变化情况的仿真，得到如图9、图 10、图11所示的仿真结果。0～0.5s时，第一子微网希望能够向直流母线注入20％的负载电流，第二子微网希望能够向直流母线注入30％的负载电流，第三子微网希望能够向直流母线注入50％的负载电流。0.5s以后，第一子微网希望能够向直流母线注入33.3％的负载电流，第二子微网希望能够向直流母线注入33.3％的负载电流，第三子微网希望能够向直流母线注入33.4％的负载电流。

图9给出了采用分层控制方法的直流微网群系统在子微网电流分配比例变化前后的输出电压波形。由波形图可以看出，由于第一子微网、第二子微网所分配到的电流相比于分配比例变化前有所增加，所以第一子微网、第二子微网所有变换器的输出电压均有所提升。而第三子微网分配到的电流有所减小，所以第三子微网所有变换器的输出电压均有所减小。

图10给出了采用分层控制方法的直流微网群系统在子微网电流分配比例变化前后的输出电流波形。分配比例变化前第一子微网三个变换器的输出电流均为0.96A，第二子微网的三个变换器的输出电流均为1.44A，第三子微网的三个变换器的输出电流均为2.4A。分配比例变化后系统达到稳定时三个子微网的所有变换器的输出电流均为1.6A。分配比例变化后，整个系统的调节时间约为 0.1s，调节速度较快，调节过程非常平稳。

图11给出了采用分层控制方法的直流微网群系统在子微网电流分配比例变化前后的子微网总输出电流波形。比例变化前，第一子微网总共输出电流为 2.88A，第二子微网总共输出电流4.32A，第三子微网总共输出电流7.2A；第一子微网总输出电流占微网群总电流的20％，第二子微网总输出电流占微网群总电流的30％，第三子微网总输出电流占微网群总电流的50％，符合设定的控制目标。比例变化后，三个子微网总输出电流均为4.8A，第一子微网总输出电流占微网群总电流的33.3％，第二子微网总输出电流占微网群总电流的33.3％，第三子微网总输出电流占微网群总电流的33.4％，符合设定的控制目标。这说明子微网协调控制能够很好的跟踪设定电流分配比例的变化，完成设定的电流分配目标。

以上仿真和实验结果充分说明了本发明提出的分层控制方法能够可靠的实现子微网间电流分配的可控调节；并且在同一子微网内各变换器线路电阻差异较大的情况下，能够实现同一子微网内变换器间较高的电流分配精度；另外本发明还对母线电压进行了补偿，提高了直流母线电压的控制精度。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者了解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其他各种具体变形和组合，这些变形和组合依然在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种直流微网群系统，其特征在于，包含3个直流子微网，分别命名为第一子微网、第二子微网、第三子微网，每个直流子微网包含3个BUCK变换器，第一子微网内的三个变换器分别编号为#1、#2、#3，第二子微网内的三个变换器分别编号为#4、#5、#6，第三子微网内的三个变换器分别编号为#7、#8、#9，所有BUCK变换器都通过连接线与直流母线相连，但同一子微网的连接线电阻互不相等；第一控制器对第一子微网的三个直流变换器进行控制、第二控制器对第二子微网的三个直流变换器进行控制、第三控制器对第三子微网的三个直流变换器进行控制，这三个控制器主要进行底层控制、二次控制，为了实现三个子微网之间的协调控制，本发明还设计了一个主控制器，并命名为第四控制器，第一控制器、第二控制器、第三控制器将各自控制的直流变换器的输出电流信息和下垂系数信息上传至第四控制器，第四控制器根据三个控制器上传的信息进行子微网协调控制，再将控制指令分别下达给第一控制器、第二控制器、第三控制器。

2.分层控制方法，相较于传统的包含底层和顶层控制的2层分层控制，其特征在于，分为3层控制，顶层为直流微网群协调控制，该层主要目标是协调3个子微网以实现子微网间任意比例的电流分配；第二层为电压补偿控制和下垂系数修正控制，该层的主要目标是提高直流母线电压的控制精度、提高子微网内部直流变换器间的电流分配精度；底层为下垂控制和电压单闭环控制，该层的主要目标是对上层得到的控制结果进行快速可靠的跟踪控制，进一步的，以权利要求1所述的直流微网群系统为控制对象，被控直流子微网有2个工作模式，分别命名为第一工作模式和第二工作模式，两种工作模式下，子微网都进行改进型下垂控制，两种工作模式的区别在于，第一工作模式下的改进型下垂控制使用的下垂系数参考值为一个固定的常数，使用的电流参考值是子微网内部某个变换器的输出电流，输出电流被选来当作电流参考值的变换器被命名为参考变换器；而第二工作模式下的改进型下垂控制使用的下垂系数参考值为第四控制器进行微网群协调控制后输出的下垂系数参考值，使用的电流参考值为第四控制器进行微网群协调控制后输出的电流参考值，三个子微网中有且只有一个子微网处于第一工作模式，其余两个子微网均处于第二工作模式。

3.根据权利要求2所述的分层控制方法，其特征在于，当设置第一子微网处于第一工作模式，第二子微网、第三子微网处于第二工作模式，第一子微网内的#1BUCK变换器作为参考变换器时，分层控制策略可以分为以下步骤：

S1、读取第一子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压，其中#1变换器的电容电压值为u₁，输出电流值为i₁，#2变换器的电容电压值为u₂，输出电流值为i₂，#3变换器的电容电压值为u₃，输出电流值为i₃，直流母线电压值为u_bus1,第一子微网的总输出电流值为i_sum1；

S2、对第一子微网进行直流母线电压补偿控制，将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus1,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为A1，得到第一子微网的母线电压补偿值u_add1，电压设定值u_ref叠加上第一子微网的母线电压补偿值u_add1即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new1}；

S3、对第一子微网的三个直流变换器进行下垂系数修正控制，将参考变换器(#1直流变换器)的输出电流i₁作为第一子微网的电流参考值i_ref1，#1参考变换器的下垂系数不需要进行修正控制，其下垂系数K₁固定为常数K₀；#2直流变换器的输出电流i₂减去电流参考值i_ref1，将偏差量输入A2号PI控制器，得到#2直流变换器的下垂系数修正量K_add2,常数K₀叠加上K_add2得到#2直流变换器的下垂系数K₂；#3直流变换器的输出电流i₃减去电流参考值i_ref1，将偏差量输入A3号PI控制器，得到#3直流变换器的下垂系数修正量K_add3,常数K₀叠加上K_add3得到#3直流变换器的下垂系数K₃；

S4、对第一子微网进行下垂控制，将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₁与输出电流i₁的乘积，得到#1变换器的电压内环参考值u_{ref_loop1}；将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₂与输出电流i₂的乘积，得到#2变换器的电压内环参考值u_{ref_loop2}；将电压参考值u_{ref_new1}减去下垂系数K₃与输出电流i₃的乘积，得到#3变换器的电压内环参考值u_{ref_loop3}；

S5、对第一子微网进行电压闭环控制，将S4得到的电压内环参考值u_{ref_loop1}减去电容电压值u₁，差值输入A4号PI控制器，得到控制结果out₁，该控制结果送入ePWM₁模块，进行PWM调制，得到PWM₁信号，PWM₁用于控制#1变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop2}减去电容电压值u₂，差值输入A5号PI控制器，得到控制结果out₂，该控制结果送入ePWM₂模块，进行PWM调制，得到PWM₂信号，PWM₂用于控制#2变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop3}减去电容电压值u₃，差值输入A6号PI控制器，得到控制结果out₃，该控制结果被送入ePWM₃模块，进行PWM调制，得到PWM₃信号，PWM₃用于控制#3变换器中的开关管的开通和关断；

S6、进行直流微网群协调控制，读取子微网输出电流分配比例设定值，其中第一子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₁，第二子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₂，第三子微网输出电流占总电流的比例设定值为p₃；读取S1得到的第一子微网的总输出电流值为i_sum1,将i_sum1与p₂相乘,得到的乘积除以p₁，然后再除以第二子微网接入直流微电网的变换器的个数n₂，得到第二子微网的电流参考值i_ref2，计算第一子微网中所有已接入的变换器的下垂系数平均值K_avr，将K_avr赋给第二子微网的下垂系数参考值K_ref2；读取S1得到的第一子微网的总输出电流值为i_sum1,将i_sum1与p₃相乘,得到的乘积除以p₁，然后再除以第三子微网接入直流微电网的变换器的个数n₃，得到第三子微网的电流参考值i_ref3，将第一子微网中所有已接入的变换器的下垂系数平均值K_avr赋给第三子微网的下垂系数参考值K_ref3；将得到的第二子微网输出电流参考值、下垂系数参考值通过通信网络传递给第二控制器，将得到的第三子微网输出电流参考值、下垂系数参考值通过通信网络传递给第三控制器；

S7、读取第二子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压，其中#4变换器的电容电压值为u₄，输出电流值为i₄，#5变换器的电容电压值为u₅，输出电流值为i₅，#6变换器的电容电压值为u₆，输出电流值为i₆，直流母线电压值为u_bus2；

S8、对第二子微网进行直流母线电压补偿控制，将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus2,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为B1，得到第二子微网的母线电压补偿值u_add2，电压设定值u_ref叠加上第二子微网的母线电压补偿值u_add2即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new2}；

S9、对第二子微网进行下垂系数修正控制，读取S6得到的电流参考值i_ref2、下垂系数参考值K_ref2；#4直流变换器的输出电流i₄减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B2号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add4,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add4得到#4直流变换器的下垂系数K₄；#5直流变换器的输出电流i₅减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B3号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add5,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add5得到#5直流变换器的下垂系数K₅；#6直流变换器的输出电流i₆减去电流参考值i_ref2，将偏差量输入B4号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add6,下垂系数参考值K_ref2叠加上K_add6得到#6直流变换器的下垂系数K₆；

S10、对第二子微网进行下垂控制，将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₄与输出电流i₄的乘积，得到#4变换器的电压内环参考值u_{ref_loop4}；将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₅与输出电流i₅的乘积，得到#5变换器的电压内环参考值u_{ref_loop5}；将电压参考值u_{ref_new2}减去下垂系数K₆与输出电流i₆的乘积，得到#6变换器的电压内环参考值u_{ref_loop6}；

S11、对第二子微网进行电压闭环控制，将S10得到的电压内环参考值u_{ref_loop4}减去电容电压值u₄，差值输入B5号PI控制器，得到控制结果out₄，该控制结果送入ePWM₄模块，进行PWM调制，得到PWM₄信号，PWM₄用于控制#4变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop5}减去电容电压值u₅，差值输入B6号PI控制器，得到控制结果out₅，该控制结果送入ePWM₅模块，进行PWM调制，得到PWM₅信号，PWM₅用于控制#5变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop6}减去电容电压值u₆，差值输入B7号PI控制器，得到控制结果out₆，该控制结果送入ePWM₆模块，进行PWM调制，得到PWM₆信号，PWM₆用于控制#6变换器中的开关管的开通和关断；

S12、读取第三子微网中三个直流变换器的电容电压和输出电流采样结果、直流母线电压，其中#7变换器的电容电压值为u₇，输出电流值为i₇，#8变换器的电容电压值为u₈，输出电流值为i₈，#9变换器的电容电压值为u₉，输出电流值为i₉，直流母线电压值为u_bus3；

S13、对第三子微网进行直流母线电压补偿控制，将电压设定值u_ref减去直流母线电压值u_bus3,将偏差量输入一个PI控制器，该控制器被编号为C1，得到第三子微网的母线电压补偿值u_add3，电压设定值u_ref叠加上母线电压补偿值u_add3即可得到经过电压补偿控制后的电压参考值u_{ref_new3}；

S14、对第三子微网进行下垂系数修正控制，读取S6得到的电流参考值i_ref3、下垂系数参考值K_ref3；#7直流变换器的输出电流i₇减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C2号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add7,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add7得到#7直流变换器的下垂系数K₇；#8直流变换器的输出电流i₈减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C3号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add8,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add8得到#8直流变换器的下垂系数K₈；#9直流变换器的输出电流i₉减去电流参考值i_ref3，将偏差量输入C4号PI控制器，得到下垂系数修正量K_add9,下垂系数参考值K_ref3叠加上K_add9得到#9直流变换器的下垂系数K₉；

S15、对第三子微网进行下垂控制，将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₇与输出电流i₇的乘积，得到#7变换器的电压内环参考值u_{ref_loop7}；将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₈与输出电流i₈的乘积，得到#8变换器的电压内环参考值u_{ref_loop8}；将电压参考值u_{ref_new3}减去下垂系数K₉与输出电流i₉的乘积，得到#9变换器的电压内环参考值u_{ref_loop9}；

S16、对第三子微网进行电压闭环控制，将S15得到的电压内环参考值u_{ref_loop7}减去电容电压值u₇，差值输入C5号PI控制器，得到控制结果out₇，该控制结果送入ePWM₇模块，进行PWM调制，得到PWM₇信号，PWM₇用于控制#7变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop8}减去电容电压值u₈，差值输入C6号PI控制器，得到控制结果out₈，该控制结果送入ePWM₈模块，进行PWM调制，得到PWM₈信号，PWM₈用于控制#8变换器中的开关管的开通和关断；将电压内环参考值u_{ref_loop9}减去电容电压值u₉，差值输入C7号PI控制器，得到控制结果out₉，该控制结果送入ePWM₉模块，进行PWM调制，得到PWM₉信号，PWM₉用于控制#9变换器中的开关管的开通和关断。

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