CN111224392A - 一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法，包括：端口功率控制器采集各微网直流母线电压值，并对所述母线电压值的有功功率下垂特性进行标幺化，得到各端口的电压标幺值。从而可以将三个直流微网的不同下垂特性统一起来，能够在同一个坐标系下对直流微网进行分析和控制三端口直流能量路由器各端口的功率传输。根据各端口的电压标幺值，计算各能量路由器端口的传输功率偏差；TAB内部控制器将各能量路由器端口的传输功率偏差转化为各能量路由器端口之间的移相角的调节量。通过连续相位调制得到TAB变换器各开关的驱动脉冲，实现三端口直流能量路由器功率协调控制。本申请可维持母线电压稳定，提高电网系统应对风险的能力。

Description

一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法

技术领域

本申请涉及多直流微网互联系统技术领域，尤其涉及一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法。

背景技术

随着光伏、风机等分布式电源的迅猛发展，未来在直流配电网中，微电网将是最主要的运行方式，尤其是直流微网。此外，随着直流微网容量和规模的不断增大，受地域因素以及低压直流负荷多电压等级供电需求等影响，一些重要区域将可能形成多个低压直流微网。为了能够实现分布式能源的高效消纳和提高系统供电可靠性，多个相邻微电网将可能互联构成多微电网系统或直流微电网群。对于多直流微网运行系统，如何进行互联、能量调度和协调控制是决定其能否实现相互支撑控制的关键因素之一。

传统做法通常采用直流断路器等联络开关实现直流微网之间的互联，优势是低成本、损耗小，但不能实现多电压等级直流微网之间的可靠互联、电气隔离和功率的双向流动控制。

但是，目前业内对直流微网系统级的功率协调控制技术如集中式控制、分散式控制和分布式控制更多关注基于两端口互联装置简单直流微网，对含DC-MPET的多直流微网互联系统的协调控制较少涉及。

缺少综合考虑3个或3个以上电压等级直流微网互联系统内电气隔离、负荷功率按照各直流微网内DG容量合理分配问题以及直流端口闲置或功率故障等问题，单母线直流微网传统下垂控制存在电压跌落、受线路参数影响的问题和局限性，无法实现多直流微网功率协调控制的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法，以解决多直流微网功率协调控制的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法，包括：端口功率控制器采集各直流微网母线电压值；

将各直流微网的等效母线电压-有功功率下垂特性进行标幺化，得到各端口的电压标幺值；

根据各端口的电压标幺值，同一个坐标系下，计算各能量路由器端口的传输功率偏差；

TAB内部控制器将各能量路由器端口的传输功率偏差转化为各能量路由器端口之间的移相角的调节量；

通过CPM调制得到TAB变换器各开关的驱动脉冲，实现三端口直流能量路由器功率协调控制。

可选的，所述标幺化的公式：

式(1)中，U_i为直流微网i的母线电压实际值；U_i,pu为直流微网i的母线电压标幺值；U_i,max为直流微网i的母线电压允许的最大值，U_i,min为直流微网i的母线电压允许的最小值。

可选的，所述计算各能量路由器端口的传输功率偏差包括：

设定第一直流微网、第二直流微网和第三直流微网的内部DG容量之比为P_s1，maX∶P_s2，max∶P_s3，max＝1∶α∶β；

计算各能量路由器端口的传输功率偏差，公式为：

P_o2,ref＝(αP_s1,max)ΔU_21,pu (2)

P_o3,ref＝(βP_s1,max)ΔU_31,pu (3)

其中，P_o2,ref为第二端口的传输功率偏差，P_s1,max为第一直流微网的内部DG容量值，ΔU_21,pu为第二直流微网的母线和第一直流微网的母线电压标幺值之差；P_o3,ref为第三端口的传输功率偏差，ΔU_31,pu为第三直流微网的母线和第一直流微网的母线电压标幺值之差。

可选的，所述TAB内部控制器等效为一个两输入两输出系统，直流微网i的等效直流母线电压下垂方程为：

式中：K_i为直流微网i母线电压的等效下垂系数；P_si为直流微网i内部各DG的输出功率之和，

为直流母线i的参考电压，一般设定为母线i的最大允许电压；K_{i_y}为直流微网i内部DGy的下垂系数，其大小由DG的容量和均流精度确定；P_{si_y}为直流微网i内部DGy的实际输出功率；U_i为直流微网i的母线电压实际值。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供了一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法，包括：端口功率控制器采集各微网直流母线电压值，并对所述母线电压值的有功功率下垂特性进行标幺化，得到各端口的电压标幺值。从而可以将三个直流微网的不同下垂特性统一起来，能够在同一个坐标系下对直流微网进行分析和控制三端口直流能量路由器各端口的功率传输。根据各端口的电压标幺值，计算各能量路由器端口的传输功率偏差；TAB内部控制器将各能量路由器端口的传输功率偏差转化为各能量路由器端口之间的移相角的调节量。通过连续相位调制得到TAB变换器各开关的驱动脉冲，实现三端口直流能量路由器功率协调控制。将常规下垂特性进行标幺化以确定能量路由器各端口的功率传输需求，然后将功率控制转化为移相角控制。本申请采用标幺化下垂移相控制，不仅在正常、不正常运行状态下可实现能量在多个直流微网间的合理分配和减小各直流微网中的母线电压偏差，而且功率故障状态下还能向故障子微网提供一定量的功率支撑，维持母线电压稳定，提高电网系统应对风险的能力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的三直流微网互联系统(或三端口直流微网)结构示意图；

图2为直流微网间互联的三端口直流能量路由器主回路拓扑图；

图3为TAB变换器在CPM调制下的典型工作波形图；

图4为三端口直流微网的简化功率流向图；

图5为单母线直流微网i内部各DG的电压-功率下垂特性曲线；

图6为直流子微网i的等效母线电压下垂特性曲线；

图7为本申请实施例中直流微网1等效母线电压-有功功率下垂特性图；

图8为本申请实施例中直流微网2等效母线电压-有功功率下垂特性图；

图9为本申请实施例中直流微网3等效母线电压-有功功率下垂特性图；

图10为本申请实施例中将3个直流微网的不同下垂特性统一在同一个坐标系中的图示。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

本申请主要针对多直流微网互联系统应用场景进行研究，图1所示为基于DC-MPET的三直流微网互联系统(或三端口直流微网)结构示意图，其中分布式电源和储能等分布式发电(distributed generation，DG)单元通过相应的两端口电能变换装置接入直流母线，直流负荷则可直接接入相应电压等级直流母线；此外，各直流微网还可通过双向DC-AC变换器与交流配电网互联。不同电压等级直流微网之间通过TAB变换器互联和运行，不仅可实现正常、不正常或功率故障状态时各直流微网之间的功率支撑，而且有利于直流微网内不同容量和输出电压的分布式电源、储能以及负荷的扩展和即插即用。

直流微网间互联的三端口直流能量路由器主回路拓扑如图2所示，主要由3个全桥模块单元和一个三绕组中高频变压器组成；三绕组高频变压器变比为n1:n2:n3，电感L1、L2和L3由变压器绕组漏感和外部串联电感构成，功率开关用Six表示，其中i＝{1,2,3}，x＝{1,2,3,4}，各直流端口电压用Ui表示，其余变量类似。图2虚线框内为TAB的△型等效电路，即TAB变换器可等效为3个高频方波电压源uac1、uac2和uac3。通过互联电感传输能量，它们相对坐标原点的移相角分别定义为δ1、δ2和δ3。本申请中坐标原点设置为端口1高频方波电压源uac1的上升沿所在时刻。

TAB变换器在CPM调制下的典型工作波形如图3所示。图3中ω为移相角频率，Ts为开关周期；U1、U′2、U′3分别为端口1、端口2和端口3电压折算至端口1的大小；iL1、i′L2、i′L3分别为各绕组电感电流折算至端口1的大小；定义δ12、δ13和δ32分别为端口2和端口1之间、端口1和端口3之间以及端口3和端口2之间的移相角。

在CPM调制下，TAB变换器的开关频率固定，通过控制各全桥开关管开通和关断来产生对称的方波电压。为了分析方便，通常以端口1的方波电压作为端口2和端口3的移相参考电压，即通过控制端口2与端口1、端口3与端口1之间方波电压的相移即可改变TAB各端口之间功率的流向和大小。

定义图2中所示TAB变换器的端口电流流向为参考正方向，即传输功率流入端口为正、流出为负。根据TAB的基本工作特性并经过数学推导可得，CPM调制下TAB变换器各端口的传输功率为：

P_o1+P_o2+P_o3＝0 (8)

根据式(5)—(8)，其中ω为移相角频率，δ12、δ13和δ32分别为端口2和端口1之间、端口1和端口3之间以及端口3和端口2之间的移相角；n1、n2、n3分别代表三绕组高频变压器变比定义值；L₁₂、L₁₃、L₂₃分别代表TAB的△型等效电路中各端口间的互联电感定义。由能量守恒定律可知TAB变换器可等效为一个两输入两输出系统，下文将以端口2和端口3的传输功率为控制目标进行分析。

由于直流微网中光伏、风机等分布式电源的出力受天气等因素影响，同时用电负荷也呈现季节性和时空性波动，因此直流母线电压波动也较为频繁。为了最大程度利用分布式能源，实现直流微网之间功率的合理分配，三端口直流能量路由器各端口的功率均为双向流动，并且可根据各端口电压的波动快速进行功率调节，实现系统内部功率平衡。

图4为三端口直流微网的简化功率流向图，其中，各直流微网内的DG输出功率分别表示为P_s1、P_s2和P_s3，各母线上负载消耗功率分别表示为PL1、PL2和PL3，三端口直流能量路由器各端口传输功率P_o1、P_o2和P_o3的方向和大小则由相应的直流微网母线电压状态决定。为便于分析，以图4所示功率参考方向作为各功率流的正方向。

图1所示三端口直流微网系统有三种主要的运行状态：正常运行状态、不正常运行状态和功率故障运行状态。相应地三端口直流能量路由器各端口工作模式也可划分为以下3类：1)自动功率分配模式；2)潮流转供模式；3)电压支撑模式。

三端口直流微网的运行状态及TAB端口工作模式划分如表1所示。从表1可以看出，随着三端口直流微网运行状态的变化，TAB各端口工作模式随之改变。

表1直流微网运行状态及TAB端口工作模式

表1中：□为正常状态；○为不正常状态；△为功率故障状态。

1)正常运行状态(工况1)。直流微网i的母线电压波动在允许范围内，母线i的DG单元除了承担内部负荷功率消耗外还有功率盈余，即端口i向外发出功率，在图4所示功率流参考方向下，三端口直流能量路由器端口i的传输功率将小于零。

此外，当各直流微网母线所接DG正常运行时，其输出功率P_s1、P_s2和P_s3应尽可能与其自身容量成比例。本申请所述三端口直流微网可看作一个统一体，即各直流子微网的输出功率应与其内部DG的额定容量成正比，这样可避免直流微网运行于重载或过载状态。因此，可以实现多个直流微网内分布式能源的高效利用。本申请的重点提出一种适用于多直流微网间功率的合理分配策略。该运行状态下TAB各端口工作模式对应为自动功率分配模式。

根据系统功率平衡可得各微网内部的功率关系为

式9中：P_Li代表母线i上负载消耗功率，P_si，max代表直流微网i内的DG输出功率最大值，P_oi代表CPM调制下TAB变换器端口i的传输功率。

2)不正常运行状态(工况2-1、工况2-2和工况2-3)。当直流微网i重载或内部DG输出功率突变，难以承担负荷功率消耗，此时直流微网i将失去功率平衡和直流电压稳定能力，甚至引起直流母线电压欠压保护动作。因此，希望直流微网i的功率缺额能够由其余直流微网的过剩功率进行补充，即TAB端口i能自动从其余端口吸收能量，该运行状态下TAB的端口i工作模式对应为潮流转供模式。同理，各微网内部的功率关系为：

式10中，P_Li代表母线i上负载消耗功率，P_si，max代表直流微网i内的DG输出功率最大值，P_oi代表CPM调制下TAB变换器端口i的传输功率。

3)功率故障运行状态(工况3-1、工况3-2和工况3-3)。该工况下，由于直流微网i内部的分布式电源和储能故障，输出功率为零，此时直流微网i同样将失去功率平衡和直流电压稳定能力。此时，直流微网i内部的负荷功率需求将由邻近直流微网内部的分布式电源和储能提供；若仍然不能满足直流负荷供电质量要求，则需切除部分非敏感负荷，该运行状态下TAB的端口i工作模式对应为电压支撑模式。同理，各微网内部的功率关系为：

式(11)中，P_Li代表母线i上负载消耗功率，P_si，max代表直流微网i内的DG输出功率最大值，P_oi代表CPM调制下TAB变换器端口i的传输功率。

对于图1所示三端口直流微网系统，其各条直流母线均可看作一个简单的单母线结构直流子微网，故其母线电压质量直接与所接光伏、风机和储能等DG单元以及用户负荷相关。此外，当直流母线上同时连接多种分布式电源时，为了确保母线电压稳定，实现DG之间负荷功率的合理分配，需要采取合适的直流母线电压控制策略(或单元级电力电子变换器控制方法)。相比主从控制模式，下垂控制易于即插即用以及具备更高的冗余性和可靠性等优势，但同时也存在电压跌落、受线路参数影响，以及单一的下垂控制无法实现直流微网之间的协调控制等不足。

下面以直流微网i为例对其常规下垂控制特性作简单介绍。

图5为单母线直流微网i内部各DG的电压-功率下垂特性曲线，微网i内部直流母线上的第y个DG单元用DGy表示，其中y＝{1,2,…,k}，k代表直流微网i所包含的DG单元总数。直流微网i内部各DG按照各自的下垂特性输出相应的功率，实现直流微网i内部本地负荷功率均分。

可得直流微网i内部第y个DG单元的下垂方程为：

式(12)中K_i为直流微网i母线电压的等效下垂系数；P_si为直流微网i内部各DG的输出功率之和，

为直流母线i的参考电压，一般设定为母线i的最大允许电压；K_{i_y}为直流微网i内部DGy的下垂系数，其大小由DG的容量和均流精度确定；P_{si_y}为直流微网i内部DGy的实际输出功率；U_i为直流微网i的母线电压实际值。

进一步地，可将图5所示直流微网i内部k个DG单元的下垂方程进行组合，从而可以得到图6所示直流子微网i的等效母线电压下垂特性曲线。在不计线路阻抗的情况下，从图6可以获得直流微网i的等效直流母线电压下垂方程为：

式(4)中K_i为直流微网i母线电压的等效下垂系数；P_si为直流微网i内部各DG的输出功率之和，

为直流母线i的参考电压，一般设定为母线i的最大允许电压；K_{i_y}为直流微网i内部DGy的下垂系数，其大小由DG的容量和均流精度确定；P_{si_y}为直流微网i内部DGy的实际输出功率；U_i为直流微网i的母线电压实际值。

由式(4)可知，Ki不仅与微网额定容量有关，而且还与母线电压的变化范围有关，其最大值由直流母线电压最大允许偏差和最大输出功率决定。通常下垂系数越小，母线电压受输出功率的影响越小，对直流微网母线电压的支撑能力越强；反之，下垂系数越大，母线电压受输出功率的影响较大，对直流微网母线电压的支撑能力越弱。因此，下垂控制中选择下垂系数时，需要在母线电压调节能力和功率分配精度之间折衷考虑。

此外，由图6可知，在电压区间[U_i，min，U_i，max]内，直流微网i在任意运行点A的母线电压大小由式(4)决定；若增大负荷功率且超过直流微网i内部DG的最大输出功率P_si，max，直流微网i的母线电压将不再满足下垂特性，并且迅速下降至最小值U_i，min以下，这将对负荷供电电能质量造成不利影响，甚至威胁直流微网i的稳定运行。为了有效应对重载或过载状态，传统做法为投入额外的DG或切除负载，但不足之处在于当各母线上连接有敏感负荷时切负载将会降低对用户的供电可靠性；此外，当直流微网i内部DG发生故障输出功率为零时，该微网系统随之退出运行，负荷所需功率缺额PLi将无法得到补充。

由于各直流微网内部分布式电源的输出电压等级和线路阻抗等不同，相应地其直流母线通常表现为不同的下垂特性，即图6所示等效下垂曲线的斜率和纵坐标不相同。基于前文分析可知，直流母线电压的高低可表征直流子微网功率的盈亏，因此可利用该特征进行3个直流子微网间的功率管理，实现三端口直流能量路由器的功率协调控制，使得各子微网之间相互支撑。

本申请实施例提供的三端口直流能量路由器功率协调控制方法包括：端口功率控制器采集各直流微网母线电压值。通过采用正则化方法，进行标幺化处理，将直流微网1、2和3的等效母线电压-有功功率下垂特性进行标幺化。将各直流微网的等效母线电压-有功功率下垂特性进行标幺化，如图7、图8和图9所示，得到各端口的电压标幺值。所述标幺化的公式：

式(1)中，U_i为直流微网i的母线电压实际值；U_i,pu为直流微网i的母线电压标幺值；U_i,max为直流微网i的母线电压允许的最大值，U_i,min为直流微网i的母线电压允许的最小值。

从而可以将3个直流微网的不同下垂特性统一起来，如图10所示，进而能够在同一个坐标系下计算各能量路由器端口的传输功率偏差，对其进行分析和控制三端口直流能量路由器各端口的功率传输，然后对三端口直流微网的各种运行状态设计相应的协调控制器。

通过标幺化处理，各直流微网的母线电压大小均限定在共同的范围[-1,+1]内，从而可将单个直流微网的下垂控制方法应用于3个直流微网之间的能量路由器上。3条直流母线之间的功率流与其电压标幺值相关，如当三端口直流微网各端口的稳态运行点分别为A、B和C点时，母线1的实际电压标幺值U_1，pu大于其额定电压U_1，ref的标幺值，母线2的实际电压标幺值U_2，pu同样大于其额定电压U_2，reff的标幺值，而母线3的实际电压标幺值U_3，pu则小于其额定电压U_3，ref标幺值；说明母线1和母线2上的负荷功率消耗小于其内部DG的发出功率，母线3上的负荷功率消耗则大于其内部DG的发出功率。因此，期望三端口直流能量路由器可以使得微网1和微网2的功率盈余自动流向母线3，实现3条直流母线之间的能量多向按需传输。

通过实时动态调节三端口直流能量路由器各端口之间的功率流，能够实现各直流微网母线电压的稳定控制以及各直流微网内DG出力与其容量成正比。

所述计算各能量路由器端口的传输功率偏差包括：

设定第一直流微网、第二直流微网和第三直流微网的内部DG容量之比为P_s1，maX∶P_s2，max∶P_s3，max＝1∶α∶β；

计算各能量路由器端口的传输功率偏差，公式为：

P_o2,ref＝(αP_s1,max)ΔU_21,pu (2)

P_o3,ref＝(βP_s1,max)ΔU_31,pu (3)

其中，P_o2,ref为第二端口的传输功率偏差，P_s1,max为第一直流微网的内部DG容量值，ΔU_21,pu为第二直流微网的母线和第一直流微网的母线电压标幺值之差；P_o3,ref为第三端口的传输功率偏差，ΔU_31,pu为第三直流微网的母线和第一直流微网的母线电压标幺值之差。

当各母线之间的电压标幺值之差等于零时，三端口直流能量路由器各端口传输功率为零，即实现了各微网内部DG的输出功率与其容量成正比。一方面，当各微网负载变化导致其母线电压偏离其额定电压时，3个端口之间的电压标幺值将不再相等，使得TAB各端口的功率流向和大小也不同，即式(2)(3)对应的TAB端口传输功率P_o2,ref和P_o3,ref可正可负；另一方面，考虑到三端口直流能量路由器各端口功率容量限制且母线2和母线3的电压恢复量不超过其最大值，因此可以通过改变α和β的大小来间接改变3个直流微网之间容量之比，据此控制微网2和微网3所需额外承担功率的比例。

TAB内部控制器将各能量路由器端口的传输功率偏差转化为各能量路由器端口之间的移相角的调节量。TAB变换器端口2的平均传输功率偏差经过PI控制器后得到端口2和端口1之间移相角的调节量δ12，同理，端口3的平均传输功率偏差经过PI控制器后得到端口3和端口1之间移相角的调节量δ13。

各能量路由器端口之间的移相角的调节量通过CPM调制得到TAB变换器各开关的驱动脉冲，实现三端口直流能量路由器功率协调控制。

三端口直流能量路由器功率协调控制指令通过切换控制方式实现，通过手动或其他控制方式选择控制信号，当控制信号为0时，三端口直流能量路由器的端口功率控制器不运行；，当控制信号为1时，三端口直流能量路由器的端口功率控制器运行。

此外需要注意，当各端口电压变化范围较窄时，式(2)(3)对应的功率协调控制器不易分辨各端口电压的变化量，而且会给采样造成不利影响，故相应的端口传输功率精度可能会受影响。因此，本申请中以各直流微网母线电压在±5％额定电压范围内变化为例进行分析，实际应用中可根据子微网容量和相关电压质量要求进行重新校正。

根据上述分析，三端口直流能量路由器对三端口直流微网的功率分配依赖于其对各端口输出功率的有效控制。通过三端口直流能量路由器进行功率重新分配后的母线电压下垂方程为式(13)，相应的直流微网1、2和3的稳态工作点变为A`、B`和C`点，如图10所示。

由式(4)和式(13)可知，当三端口直流微网各母线电压偏离其额定电压时，通过TAB进行功率重新分配后各直流母线电压变化量为

由式(14)可知，经过功率重新分配，各直流母线电压的变化量与其等效电压下垂系数、各微网内部DG容量之比和端口电压标幺化差值有关。

式(13)、(14)中各参数代表意义与本申请中其他公式中参数代表意义相同，在此不再一一赘述。

综上所述，本申请实施例提供了一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法，包括：端口功率控制器采集各直流微网母线电压值。将各直流微网的等效母线电压-有功功率下垂特性进行标幺化，得到各端口的电压标幺值。根据各端口的电压标幺值，同一个坐标系下，计算各能量路由器端口的传输功率偏差。TAB内部控制器将各能量路由器端口的传输功率偏差转化为各能量路由器端口之间的移相角的调节量。通过CPM调制得到TAB变换器各开关的驱动脉冲，实现三端口直流能量路由器功率协调控制。以TAB作为多直流微网连接的“立交桥”和能量流动的“指挥官”，架起了多电压等级系统的桥梁，能够灵活、精确的控制三端口直流微网间功率的双向流动。采用标幺化下垂移相控制，不仅在正常、不正常运行状态下可实现能量在多个直流微网间的合理分配和减小各直流微网中的母线电压偏差，而且功率故障状态下还能向故障子微网提供一定量的功率支撑，维持母线电压稳定，提高系统应对风险的能力。可提供不同电压等级、交直流混合的平台，实现分布式能源和负荷的灵活接入；通过能量路由器多端口协调控制，实现多个直流微网间能量的合理分配和分布式能源的高效消纳，解决了直流微网多电压等级共存运行条件下需要使用大量单一功能电能变换器的难题。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (4)

1.一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法，其特征在于，包括：

端口功率控制器采集各直流微网母线电压值；

将各直流微网的等效母线电压-有功功率下垂特性进行标幺化，得到各端口的电压标幺值；

根据各端口的电压标幺值，同一个坐标系下，计算各能量路由器端口的传输功率偏差；

TAB内部控制器将各能量路由器端口的传输功率偏差转化为各能量路由器端口之间的移相角的调节量；

通过CPM调制得到TAB变换器各开关的驱动脉冲，实现三端口直流能量路由器功率协调控制。

2.根据权利要求1所述的三端口直流能量路由器功率协调控制方法，其特征在于，所述标幺化的公式：

式(1)中，U_i为直流微网i的母线电压实际值；U_i,pu为直流微网i的母线电压标幺值；U_i,max为直流微网i的母线电压允许的最大值，U_i,min为直流微网i的母线电压允许的最小值。

3.根据权利要求1所述的三端口直流能量路由器功率协调控制方法，其特征在于，所述计算各能量路由器端口的传输功率偏差包括：

设定第一直流微网、第二直流微网和第三直流微网的内部DG容量之比为P_s1，maX∶P_s2，max∶P_s3，max＝1∶α∶β；

计算各能量路由器端口的传输功率偏差，公式为：

P_o2,ref＝(αP_s1,max)ΔU_21,pu (2)

P_o3,ref＝(βP_s1,max)ΔU_31,pu (3)

其中，P_o2,ref为第二端口的传输功率偏差，P_s1,max为第一直流微网的内部DG容量值，ΔU_21,pu为第二直流微网的母线和第一直流微网的母线电压标幺值之差；P_o3,ref为第三端口的传输功率偏差，ΔU_31,pu为第三直流微网的母线和第一直流微网的母线电压标幺值之差。

4.根据权利要求3所述的三端口直流能量路由器功率协调控制方法，其特征在于，所述TAB内部控制器等效为一个两输入两输出系统，直流微网i的等效直流母线电压下垂方程为：

式中：K_i为直流微网i母线电压的等效下垂系数；P_si为直流微网i内部各DG的输出功率之和，

为直流母线i的参考电压，一般设定为母线i的最大允许电压；K_{i_y}为直流微网i内部DGy的下垂系数，其大小由DG的容量和均流精度确定；P_{si_y}为直流微网i内部DGy的实际输出功率；U_i为直流微网i的母线电压实际值。

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