CN112865066A - 适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法。所述系统包括多个源储荷单元、多个并网控制器和公共母线，源储荷单元采用三域控制架构，每个源储荷单元和对应的并网控制器组成源储荷单元微网系统，各源储荷单元微网系统之间相互独立，彼此之间通过公共母线进行能量交互。所述方法：首先通过源储荷单元内部生成的母线电压误差放大信号MEA划分五个控制域，再根据各控制域确定源储荷单元及并网控制器的工作模式。本发明基于三域控制架构进行扩展，可以很好地兼容现有的空间电源控制器PCU，能够实现即插即用；仅通过公共母线和并网控制器实现多个源储荷单元的互联并网，不需要架设额外的通讯线路或控制线路。

Description

适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种多直流微网系统简单可靠互联的控制策略，具体地，涉及一种基于五域控制的多源储荷单元(Source Storage Load Unit)互联并网的控制方法。

背景技术

空间电源系统是一种包含光伏阵列、储能和负荷的复杂源储荷系统，三域控制(Sequential Switching Shunt Regulator，S3R)作为空间电源控制器母线电压调节方式的一种，具有模块化设计、动态响应好、稳定性强等优点，是目前国内外空间电源控制器的主要架构。但是随着航天事业的发展，单一的航天器已无法满足地外探索的需要，需要将多台空间电源组合形成空间电源系统进行联合供电。如何在不改变原有空间电源控制器结构的基础上，实现多个源储荷单元的互联并网，是一个亟需解决的问题。

目前已有的技术架构可以分为三种，第一种是国际空间站采用的多功率通道并网，其结构较为简单，但由于采用电子开关直接连接，多个功率通道不能同时工作；第二种是我国载人航天飞船神州系列和天宫一号交会对接时采用的恒压型并网，该方式只适用于单点型并网，而不能实现多个源储荷单元之间的能量交互；第三种是基于公共母线型的并网，但是目前的架构均需要额外架设通讯或控制线路，对系统可靠性和经济性不利，且不具有较好的可扩展性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法。

本发明的第一方面，提供一种适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统，包括多个源储荷单元、多个并网控制器和公共母线，每个所述源储荷单元对应连接一个所述并网控制器，多个所述并网控制器连接所述公共母线，其中：

每个所述源储荷单元和对应的所述并网控制器之间存在功率接口和信息接口，两者通过所述功率接口实现能量的双向交互，每个所述源储荷单元通过所述信息接口将母线电压误差放大信号即MEA信号单向传输到对应的所述并网控制器；

所述公共母线和多个所述并网控制器之间只存在功率接口，两者通过所述功率接口实现能量的双向交互；

所述源储荷单元采用三域控制架构，每个所述源储荷单元和对应的所述并网控制器组成源储荷单元微网系统，各源储荷单元微网系统之间相互独立，彼此之间通过所述公共母线进行能量交互。

可选地，所述并网系统根据所述源储荷单元内部生成的母线电压误差放大信号MEA划分为五个控制域：分流域、能量释放域、自治域、能量吸收域和放电域；所述源储荷单元根据不同的控制域切换不同的工作模式；进一步的，

所述五个控制域基于以下原则进行划分：根据源储荷单元内部母线电压误差放大电路的输出电压能力，确定MEA信号的范围为MEA_min至MEA_max，其中MEA_min为母线误差放大电路的最小输出电压，MEA_max为母线误差放大电路的最大输出电压；当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为分流域；当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为能量释放域；当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为自治域；当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为能量吸收域；当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为放电域。

本发明的第二方面，提供一种上述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统的控制方法，包括：

S1，由源储荷单元内部的MEA信号生成电路对源储荷单元母线电压误差进行放大，根据MEA信号划分五个控制域：分流域、能量释放域、自治域、能量吸收域和放电域；所述源储荷单元根据不同的控制域切换不同的工作模式；

S2，并网系统根据各控制域切换到不同的控制模式：

当源储荷单元的MEA信号从最小值变化到最大值时，控制域依次切换为放电域、能量吸收域、自治域、能量释放域、分流域，其中各相邻控制域之间能实现双向切换，且各相邻控制域对应的MEA信号之间存在死区。

本发明的第三方面，提供一种上述的复杂并网系统中的并网控制器控制方法，并网控制器五个控制域切换不同的工作模式，其中：各控制域中并网控制器对应的工作状态分别如下：

分流域：当输出电流未达到限值I_lim时，正向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制，控制公共母线电压；当输出电流到达限值I_lim时，正向并网控制器以I_lim进行恒流输出；反向并网控制器不工作；

能量释放域：正向并网控制器控制源储荷单元内部母线电压恒定为V_pcu，ref。反向并网控制器不工作；

自治域：正向并网控制器控制输出电流为0，不与源储荷单元和公共母线进行能量交互；反向并网控制器不工作；

能量吸收域：正向并网控制器不工作；反向并网控制器控制源储荷单元内部母线电压恒定为V_pcu，ref；

放电域：当输出电流未达到限值I_lim时，反向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制，控制公共母线电压；当输出电流到达限值I_lim时，反向并网控制器以I_lim进行恒流输出。

可选地，所述分流域、所述能量释放域和所述自治域中对正向并网控制器均采用电压电流双环控制，其中：

-所述正向并网控制器的电压环的实现为：

设源储荷单元的MEA信号参考值为

将实际MEA信号和

做差，并放大K₂倍作为下垂曲线截距平移值ΔV₁，对公共母线电压参考值V_bus，ref、公共母线电压实际采样值V_bus和下垂曲线截距平移值ΔV₁做差，并除以虚拟下垂电阻系数r_d，作为分流域电压环的输出I_ref1；将实际母线电压误差放大信号MEA和

做差，并放大K₁倍后作为能量释放域电压环的输出I_ref2；K₁、K₂为比例系数；

当处于分流域或能量吸收域时，将电压环输出I_ref1、I_ref2和电流限值I_lim三者取小后的值作为电流环的电流参考值I_ref；当处于自治域时，直接取电流环的电流参考值为I_ref＝0；

-所述正向并网控制器的电流环的实现为：

将电压环输出的电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到正向并网控制器的控制信号。

可选地，所述能量吸收域和放电域中反向并网控制器均采用电压电流双环控制，其中：

-所述反向并网控制器的电压环的实现为：

设定源储荷单元的MEA信号参考值为

将

和MEA信号做差，并放大K₂倍作为下垂曲线截距平移值ΔV₂，对公共母线电压参考值V_bus，ref、公共母线电压实际采样值V_bus和下垂曲线截距平移值ΔV₂做差，并除以虚拟下垂电阻系数r_d，作为放电域电压环的输出I_ref3；将

和实际MEA信号做差，并放大K₁倍后作为能量吸收域电压环的输出I_ref4；将I_ref3、I_ref4和-I_lim取大后的值作为电流环的电流参考值I_ref；

-所述反向并网控制器的电流环的实现为：

将电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到反向并网控制器的控制信号。

可选地，所述控制方法还包括：根据不同工作模式之间平滑切换的原则对控制参数进行设计，其中：

根据并网系统指标确定公共母线电压允许的波动范围，从而确定公共母线电压允许到达的上界

和下界

再根据并网控制器的额定输出电流能力，确定输出电流限流值I_lim；

根据源储荷单元内部MEA信号生成电路的输出电压范围，确定能量释放域和分流域、能量吸收域和放电域之间的死区长度ΔV_dead；

根据公共母线电压的上下界

和

以及死区长度ΔV_dead确定正向并网控制器公共母线电压参考值

和反向并网控制器公共母线电压参考值

根据公共母线电压的上下界

和

以及死区长度ΔV_dead确定MEA信号误差比例系数K₁、K₂和虚拟下垂电阻r_d的取值关系。

本发明的第四方面，提供一种复杂并网系统中的并网控制器的模拟控制电路，用于实现上述控制方法，其中：包括正向和反向的并网控制器的模拟控制电路，均包括控源储荷母线电压部分、下垂控并网母线电压部分、取小电路部分、自治域和限压部分、电流环部分。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下至少一种有益效果：

本发明上述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法，具有分布式，完全自治的特点，不需要架设额外的通讯或控制线路，与现有方案相比具有更好的经济性和系统可靠性。

本发明上述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法，基于三域控制架构进行扩展，可以很好地兼容现有的空间电源。可以实现即插即用，可扩展性好，在空间站、地外基地分阶段建设过程中具有重要意义。

本发明上述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法，各控制域之间可以自动切换，控制简单。且在各控制域之间进行切换时电流参考值连续变化，有利于各控制域的平稳过渡。

本发明上述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法，可以全部采用模拟电路进行实现，具有较高的控制带宽；适用于太空电磁环境复杂、粒子效应严重的场合，相比于数字控制具有较高的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一中适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统示意图；

图2为本发明实施例一中五域控制的控制域划分示意图；

图3为本发明实施例二中正向并网控制器在分流域和能量释放域中的控制框图；

图4为本发明实施例二中正向并网控制器在自治域中的控制框图；

图5为本发明实施例二中反向并网控制器在能量吸收域和放电域中的控制框图；

图6为本发明实施例二中并网控制器电流环的电流参考值I_ref随MEA信号变化的示意图；

图7为本发明实施例二中基于五域控制的并网控制器控制策略中控制参数设计方法的流程图。

图8为本发明实施例三中正向并网控制器控制部分的模拟电路示意图；

图9为本发明实施例三中反向并网控制器控制部分的模拟电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，这都属于本发明的保护范围。以下没有说明的部分，可以参照发明内容中记载或现有技术。

图1为本发明实施例一中适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统示意图。参照图1所示，适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统由源储荷单元(SSLU)、并网控制器(ECU)和公共母线三个部分组成。每个源储荷单元对应连接一个并网控制器，多个并网控制器连接公共母线。每个源储荷单元和对应的并网控制器之间存在功率接口和信息接口，两者通过功率接口实现能量的双向交互，每个源储荷单元通过信息接口将母线电压误差放大信号MEA信号单向传输到对应的并网控制器；公共母线和多个并网控制器之间只存在功率接口，两者通过功率接口实现能量的双向交互；

源储荷单元采用三域控制架构，每个源储荷单元和对应的并网控制器组成源储荷单元(SSLU)微网系统，各源储荷单元微网系统之间相互独立，彼此之间通过公共母线进行能量交互。

本发明上述实施例的并网系统，基于三域控制(S3R)架构进行扩展，可以很好地兼容现有的空间电源控制器PCU，能够实现即插即用；仅通过公共母线和并网控制器实现多个源储荷单元的互联并网，不需要架设额外的通讯线路或控制线路。

比如，在部分实施例中，源储荷单元可以采用现有结构，比如包含MEA信号生成电路、光伏阵列、分流调节器、充电调节器、放电调节器、蓄电池、母线电容阵和负载等部分；并网控制器由两台隔离型单向DC-DC变换器反并联组成，分为正向并网控制器和反向并网控制器。源储荷单元母线、正向并网控制器输入侧和反向并网控制器输出侧相连；源储荷单元和并网控制器之间存在单向信息传输，源储荷单元将生成的母线电压误差放大信号MEA通过信号接口反馈到并网控制器。正/反向并网控制器和公共母线之间存在功率接口，正向并网控制器的输出侧、反向并网控制器的输入侧与公共母线直接相连，并网控制器和公共母线之间可以实现能量的双向流动。每个源储荷单元和对应的正/反并网控制器组成SSLU微网系统，各SSLU微网系统之间相互独立，彼此之间不额外架设通讯线或控制线，仅通过公共母线进行能量交互。

图2为本发明实施例一中基适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统及控制方法中控制域的划分示意图。如图所示，由源储荷单元内部的MEA信号生成电路对源储荷单元母线电压误差进行放大得到将生成的母线电压误差放大信号MEA，以下简称MEA信号，接着根据MEA信号划分不同的控制域，即：分流域(Shunt Region，SR)、能量释放域(EnergyRelease Region，ERR)、自治域(Autonomous Region，AR)、能量吸收域(Energy AbsorbRegion，EAR)、放电域(Battery Discharge Region，BDR)，源储荷单元根据不同的控制域切换不同的工作模式。

具体的，上述5个控制域可以按照以下原则来划分：

根据源储荷单元内部母线电压误差放大电路的输出电压能力，确定MEA信号的范围为MEA_min至MEA_max，其中MEA_min为母线误差放大电路的最小输出电压，MEA_max为母线误差放大电路的最大输出电压。

1、当源储荷单元母线电压比给定值高0.5V以上时，源储荷单元母线电压误差放大信号MEA满足

对应的控制域为分流域。其中

为分流域对应的MEA信号下界，取为(0.8×MEA_max+0.2×MEA_min)；

为分流域对应的MEA信号上界，取为MEA_max。

2、当源储荷单元母线电压比给定值高0.2V～0.5V时，源储荷单元母线电压误差放大信号MEA满足

对应的控制域为能量释放域。其中

为能量释放域对应的MEA信号下界，取为(0.6×MEA_max+0.4×MEA_min)；

为能量释放域对应的MEA信号上界，取为(0.8×MEA_max+0.2×MEA_min)。

3、当源储荷单元母线电压位于给定值的±0.2V范围内时，源储荷单元母线电压误差放大信号MEA满足

对应的控制域为自治域。其中

为自治域对应的MEA信号上界，取为(0.4×MEA_max+0.6×MEA_min)；

为自治域对应的MEA信号下界，取为(0.6×MEA_max+0.4×MEA_min)。

4、当源储荷单元母线电压比给定值低0.2V～0.5V时，源储荷单元母线电压误差放大信号MEA满足

对应的控制域为能量吸收域。其中

为能量吸收域对应的MEA信号下界，取为(0.2×MEA_max+0.8×MEA_min)；

为能量吸收域对应的MEA信号上界，取为(0.4×MEA_max+0.6×MEA_min)。

5、当源储荷单元母线电压比给定值低0.5V以上时，源储荷单元母线电压误差放大信号MEA满足

对应的控制域为放电域。其中

为放电域对应的MEA信号下界，取为MEA_min；

为放电域对应的MEA信号上界，取为(0.2×MEA_max+0.8×MEA_min)。

上述实施例所述的五个控制域之间的切换关系为：

分流域和能量释放域之间可以进行双向切换，且分流域下界

和能量释放域上界

之间存在死区；能量释放域和自治域之间可以进行双向切换，且能量释放域下界

和自治域上界

之间存在死区；自治域和能量吸收域之间可以进行双向切换，且自治域下界

和能量吸收域上界

之间存在死区；能量吸收域和放电域之间可以进行双向切换，且能量吸收域下界

和放电域上界

之间存在死区。

进一步地，在各控制域中SSLU微网系统内各变换器的工作状态如表1所示，详细描述如下：

分流域(SR)：

源储荷单元中各路分流调节器根据MEA信号进行顺序分流，其中仅有一路分流调节器处于PWM模式以控制SSLU母线电压，另外几路分流调节器处于分流模式或不工作；蓄电池充电调节器对蓄电池进行恒流限压充电，蓄电池放电调节器不工作。当输出电流未达到限值I_lim时，正向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制；当输出电流到达限值I_lim时，正向并网控制器以I_lim进行恒流输出。反向并网控制器不工作。

能量释放域(EER)：

源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器对蓄电池进行恒流限压充电，蓄电池放电调节器不工作。正向并网控制器控制SSLU母线电压恒定为V_pcu，ref。反向并网控制器不工作。

自治域(AR)：

源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器控制SSLU母线电压恒定为V_pcu，ref；蓄电池放电调节器不工作。正向并网控制器控制输出电流为0，不与源储荷单元和公共母线进行能量交互。反向并网控制器不工作。

能量吸收域(EAR)：

源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器不工作，蓄电池放电调节器不工作。正向并网控制器不工作。反向并网控制器控制SSLU母线电压恒定为V_pcu，ref。

放电域(BDR)：

源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器不工作；蓄电池放电调节器控制SSLU母线电压恒定为V_pcu，ref。正向并网控制器不工作。当输出电流未达到限值I_lim时，反向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制；当输出电流到达限值I_lim时，反向并网控制器以I_lim进行恒流输出。

表1

具体地，在各个控制域中正向并网控制器的详细控制策略如下：

分流域(SR)：

如图3所示，在分流域中，正向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制。设定MEA信号参考值为

将实际MEA信号和

做差，并放大K₂倍作为下垂曲线截距平移值ΔV₁，即：

对公共母线电压参考值V_bus，ref、公共母线电压实际采样值V_bus和下垂曲线截距平移值ΔV₁做差，并除以虚拟下垂电阻系数r_d，作为电压环的输出I_ref1，即：

能量释放域(ERR)：

如图3所示，在能量释放域中，正向并网控制器对SSLU母线电压进行控制。设定MEA信号参考值

为自治域上界，将实际MEA信号和

做差，并放大K₁倍后作为电压环的输出I_ref2，即：

如图3所示，当处于分流域和能量吸收域时，将电压环输出I_ref1、I_ref2和电流限值I_lim取小后的值作为电流环的电流参考值I_ref，将电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到正向并网控制器的控制信号，即：

自治域(AR)：

如图4所示，当控制域为自治域时，直接取电流环的电流参考值为I_ref＝0，将电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到正向并网控制器的控制信号，即：

具体地，反向并网控制器在各个控制域中的控制策略如下：

能量吸收域(EAR)：

如图5所示，在能量吸收域中，反向并网控制器对SSLU母线电压进行控制。设定MEA信号参考值

为自治域下界，将实际MEA信号和

做差并放大K₁倍作为电压环的输出I_ref3，即：

放电域(BDR)：

如图5所示，设定MEA信号参考值为MEA_ref ^-，将实际MEA信号和

做差并放大K₂倍作为下垂曲线截距平移值ΔV₂，即：

对公共母线电压参考值V_bus，ref、公共母线电压实际采样值V_bus和下垂曲线截距平移值ΔV做差，并除以虚拟下垂电阻系数r_d，作为电压环的输出I_ref4，即：

如图5所示，当处于能量释放域和放电域时，将I_ref3、I_ref4和-I_lim取大后的值作为电流环的电流参考值I_ref，将电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到反向并网控制器的控制信号，即：

图6为本发明实施例二中基于五域控制的并网控制器控制策略中电流环电流参考值随MEA信号变化的曲线图。其中AC段对应放电域(BDR)，CD段对应能量吸收域和自治域之间的死区ΔV_dead，DE段对应能量吸收域(EAR)，EF段对应自治域(AR)，FG段对应能量释放域(ERR)，GH段对应能量释放域和分流域之间的死区ΔV_dead，HJ段对应分流域(SR)。F点的MEA信号对应正向并网控制器的MEA信号参考值

E点的MEA信号对应反向并网控制器的MEA信号参考值

根据图6可以得到并网控制器电流参考值随MEA信号的变化关系为：

其中：

图7本发明实施例二中基于五域控制的并网控制器控制参数的设计流程图，根据图7可以对控制参数K₁、K₂、死区长度ΔV_dead、虚拟下垂电阻r_d、正/反向公共母线电压参考值

和

等进行设计。

具体地，基于五域控制的多源储荷单元互联并网系统控制参数设计方法如下：

首先根据系统指标确定公共母线电压允许波动范围[V_th ^-，V_th ⁺]，并根据并网控制器额定电流确定电流输出限值I_lim。接着忽略各控制域之间的死区，根据源储荷单元中MEA信号生成电路的输出电压范围对控制域进行划分，一般可以对各个控制域进行均分，使得每部分所占的MEA信号范围相同。在确定各控制域对应的MEA信号范围后，对死区长度ΔV_dead进行选择，使得ΔV_dead的长度不超过能量释放域和能量吸收域的长度。

在能量释放域(FG段)中，正向并网控制器电流参考值不应增长得过快，否则在到达分流域(HJ段)之前并网控制器就会变为限流输出，失去对PCU母线的控制作用；同时在能量释放域(FG段)中电流参考值也不应该增长过慢，否则到达分流域(HJ段)后并网控制器仍然处于控制SSLU母线电压的状态，会和分流调节器争夺SSLU母线电压控制权，使系统不稳定。在分流域的起点H点处(对应的MEA信号为V_SR ^-)，应满足如下的关系：

由上式即可确定参数K₁的取值范围。

由于公共母线电压可以在一定范围[V_th ^-，V_th ⁺]内变化，所以I_ref4在图6中对应的为一族曲线，该族曲线和I_ref3对应曲线的交点落在能量释放域和分流域之间的死区(GH段)，G点和H点对应的电流参考值(纵坐标)分别为I₁和I₂，对应的公共母线电压参考值分别为V_th ^-和V_th ⁺。在G点应满足如下的关系：

在F点应满足如下的关系：

其中

为能量释放域的上界，

为分流域的下界。以上两式相减得：

由上式即可得到正向并网控制器公共母线参考电压

以及下垂曲线截距变化系数K₂、虚拟下垂电阻r_d和K₁之间满足的等式关系，根据该等式关系即可选择控制参数K₂、r_d和K₁。

反向并网控制器控制参数设计过程与正向并网控制器相同，在D点应满足如下的关系：

在C点应满足如下的关系：

其中

为能量吸收域的下界，

为放电域的上界。以上两式相减可得：

上式中的第一个等式对于正/反向并网控制器均相同，根据第二个等式即可得到反向并网控制器公共母线参考电压

在本发明另一实施例，还提供复杂并网系统中的并网控制器的模拟控制电路，用于实现上述控制方法，具体包括正向并网控制器的模拟控制电路和反向并网控制器的模拟控制电路。

具体的，正向并网控制器的模拟控制电路包括五个部分：

-第一控源储荷单元母线电压部分，该部分在控制域为能量释放域时，控制源储荷单元的母线电压，其输入信号为MEA信号和正向MEA电压参考值

两路输入信号经过减法运算电路做差后得到MEA信号差值ΔMEA⁺；差值信号ΔMEA⁺经过同相放大电路被放大K₁倍后，得到电流参考信号I_ref1，并输出至第一取小电路部分；

-第一下垂控并网母线电压部分，该部分当控制域处于分流域时，通过变截距下垂控制公共母线电压，其输入信号为正向并网控制器公共母线电压参考值

公共母线电压采样值V_bus和所述第一控源储荷单元母线电压部分中的差值信号ΔMEA⁺，三路输入信号经过加减运算电路和同相放大电路后，得到电流参考值I_ref2，并输出至第一取小电路部分；

-第一取小电路部分，该部分对输入信号进行取小操作，其有三路输入信号，分别是第一控源储荷单元母线电压部分的输出信号I_ref1、下垂控并网母线电压部分的输出信号I_ref2和限流信号I_lim，对三路输入信号进行取小操作后，输出信号为I_ref，min，并输出至自治域和限压部分；

-自治域和限压部分，该部分当控制域处于自治域或公共母线电压超出设定上限

时，将电流环电流给定值设定为0，否则输出正常电流给定值；该部分有以下几路输入信号：自治域上界对应的MEA信号

自治域下界对应的MEA信号

MEA信号、电压采样信号V_mea、公共母线电压上界对应电压信号

和第一取小电路部分的输出信号I_ref，min，当输入信号满足

或

时，该部分的输出信号为I_ref＝0，否则该部分的输出信号为I_ref＝I_ref，min；该部分的输出信号I_ref和第一电流环部分相连接；

-第一电流环部分，该部分实现电流内环控制，使得电流实际值跟随电流给定值；该部分有以下几路输入信号：电流测量值I_mea、基准电压V_ref，以及自治域和限压部分的输出I_ref，该部分对电流参考值I_ref和电流测量值I_mea做差，并对差值进行比例积分运算，得到正向并网控制器的控制信号，并输出至正向并网控制器。

相应的，反向并网控制器的模拟控制电路包括五个部分：

-第二控源储荷单元母线电压部分，该部分在控制域为能量吸收域时，控制源储荷单元的母线电压，输入信号为MEA信号和反向MEA电压参考值

两路输入信号经过减法运算电路做差后得到MEA信号差值ΔMEA^-，差值信号ΔMEA^-经过同相放大电路被放大K₁倍后，得到电流参考信号I_ref4，并输出至第二取小电路部分；

-第二下垂控并网母线电压部分，该部分当控制域处于放电域时，通过变截距下垂控制公共母线电压，输入信号为反向并网控制器公共母线电压参考值

公共母线电压采样值V_bus和所述第二控源储荷单元母线电压部分中的差值信号ΔMEA^-，三路输入信号经过加减运算电路和同相放大电路后，得到电流参考值I_ref3，并输出至取第二小电路部分；

-第二取小电路部分，该部分对输入信号进行取小操作，有三路输入信号，分别是第二控源储荷单元母线电压部分的输出信号I_ref4、下垂控并网母线电压部分的输出信号I_ref3和限流信号I_lim，对三路输入信号进行取小操作后，该部分输出信号为I_ref，min，并输出至限压部分；

-限压部分，该部分当公共母线电压低于设定下限

时，将电流环电流给定值设定为0，否则输出正常电流给定值；该部分有以下几路输入信号：电压采样信号V_mea、公共母线电压下界对应电压信号

和第二取小电路部分的输出信号I_ref，min，当输入信号满足

时，该部分电路的输出信号为I_ref＝0，否则该部分电路的输出信号为I_ref＝I_ref，min；该部分的输出信号I_ref和第二电流环部分相连接；

-第二电流环部分，该部分实现电流内环控制，使得电流实际值跟随电流给定值，该部分有以下几路输入信号：电流测量值I_mea、基准电压V_ref，以及自治域和限压部分的输出I_ref，该部分对电流参考值I_ref和电流测量值I_mea做差，并对差值进行比例积分运算，得到反向并网控制器的控制信号，并输出至反向并网控制器。

为了更好说明上述模拟控制电路，以下结合图8、9进一步说明。图8和图9为本发明实施例三中基于五域控制的多个源储荷单元互联的复杂并网系统的模拟控制电路示意图。在该具体实施例中，模拟电路部分由运算放大器、比较器、电阻、电容、二极管和三极管构成，模拟电路可以分为五个部分：A.控源储荷母线电压部分、B.下垂控并网母线电压部分、C.取小电路部分、D.自治域和限压部分、E.电流环部分。

具体地，在该优选实施例中，正向并网控制器控制模拟电路如下：

A.第一控源储荷单元母线电压部分

如图8所示，A部分由运算放大器IC1～IC2及电阻R_a1～R_a7组成，其功能为在能量释放域中对源储荷单元母线电压进行控制。其中电阻R_a1的一端接电压基准信号V_ref，另一端接运算放大器IC1的反相输入端；电阻R_a2的一端接运算放大器IC1的反相输入端，另一端接运算放大器IC1的输出端；电阻R_a3一端接输入信号MEA，另一端接运算放大器IC2的同相输入端；电阻R_a4一端接运算放大器IC2的同相输入端，另一端接信号地；电阻R_a5一端接运算放大器IC2的反相输入端，另一端接信号地；电阻R_a6一端接运算放大器IC2的反相输入端，另一端接运算放大器IC2的输出端；电阻R_a7一端接运算放大器IC1的输出端，另一端接运算放大器IC2的同相输入端。设电流采样比(采样电流和实际电流的比值)为m_i，取与IC1相连的电阻参数为

则IC1的输出为：

取与IC2相连的电阻参数为R_a6＝(m_iK₁-1)R_a5，且R_a7＝R_a5//R_a6，则IC2的输出为：

B.第一下垂控并网母线电压部分

如图8所示，B部分电路由运算放大器IC3～IC4及电阻R_b1～R_b8组成，其功能为在分流域中实现变截距下垂控制公共母线电压。其中电阻R_b1一端接运算放大器IC3的反相输入端，另一端接信号地；电阻R_b2一端接运算放大器IC3的反相输入端，另一端接运算放大器IC3的输出端；电阻R_b3一端接运算放大器IC3的反相输入端，另一端接电压采样信号V_mea；电阻R_b4一端接运算放大器IC3的同相输入端，另一端接电压基准信号V_ref；电阻R_b5一端接运算放大器IC1的输出端，另一端接运算放大器IC3的同相输入端；电阻R_b6一端接运算放大器IC3的同相输入端，另一端接信号地；电阻R_b7一端接运算放大器IC4的反相输入端，另一端接信号地；电阻R_b8一端接运算放大器IC4的反相输入端，另一端接运算放大器IC4的输出端；电阻R_b9一端接运算放大器IC3的输出端，另一端接运算放大器IC4的同相输入端。设电压采样比(采样电压和实际电压的比值)为m_v，取与IC4和IC5相连的电阻参数为R_b1＝R_b4，

R_b2＝R_b6＝K₂m_vR_b4，

目.R_b9＝R_b7//R_b8，则IC4的输出为：

C.第一取小电路部分

如图8所示，C部分电路由运算放大器IC5～IC8和二极管D_c1～D_c3组成，实现对I_ref1、I_ref2和I_lim的取小操作。其中运算放大器IC5的同相输入端和运算放大器IC2的输出端连接，运算放大器IC5的反相输入端和二极管D_c1的阳极相连，运算放大器IC5的输出端和二极管D_c1的阴极相连；运算放大器IC6的同相输入端和接输入信号I_lim，运算放大器IC6的反相输入端和二极管D_c2的阳极相连，运算放大器IC6的输出端和二极管D_c2的阴极相连；运算放大器IC7的同相输入端和运算放大器IC4的输出端连接，运算放大器IC7的反相输入端和二极管D_c3的阳极相连，运算放大器IC7的输出端和二极管D_c3的阴极相连；二极管D_c1、D_c2和D_c3的阳极均相连，且与运算放大器IC8的同向输入端连接；运算放大器IC8的反相输入端和运算放大器IC8的输出端相连。其中运算放大器IC5～IC7和二极管D_c1～D_c3实现取小功能，IC8为电压跟随器，其输出为：

I_ref，min＝min(I_ref1，I_ref2，I_lim)

D.自治域和限压部分

如图8所示，D部分电路由比较器IC9～IC11、电阻R_d1～R_d3、二极管D_d1～D_d4和三极管Q_d1组成。其中运算放大器IC9的反相输入端接自治域下界参考信号

运算放大器IC9的同相输入端接MEA信号；运算放大器ICl0的反相输入端接MEA信号，运算放大器IC10的同相输入端接自治域上界参考信号

运算放大器IC11的反相输入端接公共母线电压上界参考信号

运算放大器IC11的同相输入端接电压采样信号；二极管D_d1的阴极和运算放大器IC9的输出端相连，二极管D_d2的阴极和运算放大器IC10的输出端相连，二极管D_d1的阳极和二极管D_d2的阳极相连；二极管D_d3的阳极和二极管D_d2的阳极直接相连，二极管D_d4的阳极和运算放大器IC11的输出端相连，二极管D_d3和二极管D_d4的阴极直接相连；电阻R_d1的一端接+5V基准电压，另一端接二极管D_d1的阳极；电阻R_d2的一端接+5V基准电压，另一端接二极管D_d4的阳极；电阻R_d3的一端接运算放大器IC8的输出端，另一端接三极管Q_d1的集电极；三极管Q_d1的基极接二极管D_d3的阴极，三极管Q_d1的发射极接信号地。比较器IC9～IC10、二极管D_d1～D_d2和电阻R_d1组成与门电路，用于判断控制域是否处于自治域中(条件1)；比较器IC11和电阻R_d2用于判断公共母线电压是否超过上限

(条件2)。二极管D_d3～D_d4、三极管Q_d1和电阻R_d3组成或门电路，当条件1或条件2中任意一个满足时，三极管开通，输出零电位，对应的电流参考值为0；否则三极管关断，输出I_ref，min。

E.第一电流环部分

如图8所示，E部分电路由运算放大器IC12～IC13、电阻R_e1～R_e10以及电容C_e1组成，用于实现控制回路电流环。其中电阻R_e1的一端接信号地，另一端接运算放大器IC12的反相输入端；电阻R_e2的一端接运算放大器IC12的反相输入端，另一端接运算放大器IC12的输出端；电阻R_e3的一端接运算放大器IC12的反相输入端，另一端接三极管Q_d1的集电极；电阻R_e4的一端接运算放大器IC12的同相输入端，另一端接电流采样信号I_mea；电阻R₃₅的一端接电压基准信号V_ref，另一端接运算放大器IC12的同相输入端；电阻R_e6的一端接运算放大器IC12的同相输入端，另一端接信号地；电阻R_e7的一端接电压参考信号的负值-V_ref，另一端接运算放大器IC13的反相输入端；电阻R_e8的一端接运算放大器IC13的反相输入端，另一端接电容C_e1；电阻R_e9的一端接运算放大器IC12的输出端，另一端接运算放大器IC13的反相输入端；电阻R_e10的一端接运算放大器IC13的同相输入端，另一端接信号地；电容C_e1的一端接运算放大器IC13的输出端，另一端和电阻R_e8相连。设计与IC12相连的电阻取值为R_e1＝R_e6，R_e3＝R_e4，R_e2＝R_e5；与IC13相连的电阻取值为R_e7＝R_e9，R_e10＝R_e7//R_e9，则IC13的输出为：

该输出即为正向并网控制器的控制信号。可以通过调节R_e7、R_e8和C_e1来实现电流环PI参数的调节。

具体地，在一较优实施例中，反向并网控制器控制模拟电路设计方法如下：

A.第二控源储荷单元母线电压部分

如图9所示，A部分由运算放大器IC1～IC2及电阻R_a1～R_a7组成，其功能为在能量吸收域中对源储荷单元母线电压进行控制。其中电阻R_a1的一端接输入信号MEA，另一端接运算放大器IC1的反相输入端；电阻R_a2的一端接运算放大器IC1的反相输入端，另一端接运算放大器IC1的输出端；电阻R_a3一端接电压基准信号V_ref，另一端接运算放大器IC2的同相输入端；电阻R_a4一端接运算放大器IC2的同相输入端，另一端接信号地；电阻R_a5一端接运算放大器IC2的反相输入端，另一端接信号地；电阻R_a6一端接运算放大器IC2的反相输入端，另一端接运算放大器IC2的输出端；电阻R_a7一端接运算放大器IC1的输出端，另一端接运算放大器IC2的同相输入端。设电流采样比(采样电流和实际电流的比值)为m_i，取与IC1相连的电阻参数为

则IC1的输出为：

设计与IC2相连的电阻参数为R_a6＝(m_iK₁-1)R_a5，且R_a7＝R_a5//R_a6，则IC2的输出为：

B.第二下垂控并网母线电压部分

如图9所示，B部分电路由运算放大器IC3～IC4及电阻R_b1～R_b8组成，其功能为在分流域中实现变截距下垂控制公共母线电压。其中电阻R_b1一端接运算放大器IC3的反相输入端，另一端接信号地；电阻R_b2一端接运算放大器IC3的反相输入端，另一端接运算放大器IC3的输出端；电阻R_b3一端接运算放大器IC3的反相输入端，另一端接电压基准信号V_ref；电阻R_b4一端接运算放大器IC3的同相输入端，另一端接电压采样信号V_mea；电阻R_b5一端接运算放大器IC1的输出端，另一端接运算放大器IC3的同相输入端；电阻R_b6一端接运算放大器IC3的同相输入端，另一端接信号地；电阻R_b7一端接运算放大器IC4的反相输入端，另一端接信号地；电阻R_b8一端接运算放大器IC4的反相输入端，另一端接运算放大器IC4的输出端；电阻R_b9一端接运算放大器IC3的输出端，另一端接运算放大器IC4的同相输入端。设电压采样比(采样电压和实际电压的比值)为m_v，取与IC4和IC5相连的电阻参数为R_b1＝R_b3，

R_b2＝R_b6＝K₂m_vR_b3，

R_b9＝R_b7//R_b8，则IC4的输出为：

C.第二取小电路部分

如图9所示，C部分电路由运算放大器IC5～IC8和二极管D_c1～D_c3组成，实现对I_ref1、I_ref2和I_lim的取小操作。其中运算放大器IC5的同相输入端和运算放大器IC2的输出端连接，运算放大器IC5的反相输入端和二极管D_c1的阳极相连，运算放大器IC5的输出端和二极管D_c1的阴极相连；运算放大器IC6的同相输入端和接输入信号I_lim，运算放大器IC6的反相输入端和二极管D_c2的阳极相连，运算放大器IC6的输出端和二极管D_c2的阴极相连；运算放大器IC7的同相输入端和运算放大器IC4的输出端连接，运算放大器IC7的反相输入端和二极管D_c3的阳极相连，运算放大器IC7的输出端和二极管D_c3的阴极相连；二极管D_c1、D_c2和D_c3的阳极均相连，且与运算放大器IC8的同向输入端连接；运算放大器IC8的反相输入端和运算放大器IC8的输出端相连。其中运算放大器IC5～IC7和二极管D_c1～D_c3实现取小功能，IC8为电压跟随器，其输出为：

I_ref，min＝min(I_ref1，I_ref2，I_lim)

D.限压部分

如图9所示，D部分电路由比较器IC9、电阻R_d1和三极管Q_d1组成，用于判断公共母线电压是否低于下限

其中运算放大器IC9的反相输入端接电压采样信号V_mea，运算放大器IC9的同相输入端接公共母线电压下界参考信号

电阻R_d1的一端接+5V基准电压，另一端接运算放大器IC9的输出端；电阻R_d2的一端接三极管Q_d1的集电极，另一端接运算放大器IC8的输出端；三极管Q_d1的基极接运算放大器IC9的输出端，三极管Q_d1的发射极接信号地。当条公共母线电压低于下限

时，三极管开通，输出零电位，对应的电流参考值为0；否则三极管关断，输出I_ref，min。

E.第二电流环部分

如图9所示，E部分电路由运算放大器IC10～IC11、电阻R_e1～R_e10以及电容C_e1组成，用于实现控制回路电流环。其中电阻R_e1的一端接信号地，另一端接运算放大器IC10的反相输入端；电阻R_e2的一端接运算放大器IC10的反相输入端，另一端接运算放大器IC10的输出端；电阻R_e3的一端接运算放大器IC10的反相输入端，另一端接三极管Q_d1的集电极；电阻R_e4的一端接运算放大器IC10的同相输入端，另一端接电流采样信号I_mea；电阻R_e5的一端接电压基准信号V_ref，另一端接运算放大器IC10的同相输入端；电阻R_e6的一端接运算放大器IC10的同相输入端，另一端接信号地；电阻R_e7的一端接电压参考信号的负值-V_ref，另一端接运算放大器IC11的反相输入端；电阻R_e8的一端接运算放大器IC11的反相输入端，另一端接电容C_e1；电阻R_e9的一端接运算放大器IC10的输出端，另一端接运算放大器IC11的反相输入端；电阻R_e10的一端接运算放大器IC11的同相输入端，另一端接信号地；电容C_e1的一端接运算放大器IC11的输出端，另一端和电阻R_e8相连。设计与IC10相连的电阻取值为R_e1＝R_e6，R_e3＝R_e4，R_e2＝R_e5；与IC11相连的电阻取值为R_e7＝R_e9，R_e10＝R_e7//R_e9，则IC11的输出为：

该输出即为反向并网控制器的控制信号。可以通过调节R_e7、R_e8和C_e1来实现电流环PI参数的调节。

当然，以上实施例的具体电路仅仅是本发明一种实现的优选实施例，并不用于限定本发明，在其他实施例中，也可以是实现相同功能的其他电路形式。

本发明上述实施例基于三域控制架构进行扩展，可以很好地兼容现有的空间电源控制器PCU，能够实现即插即用；仅通过公共母线和DC-DC变换器实现多个源储荷单元的互联并网，不需要架设额外的通讯线路或控制线路。

本发明上述实施例在各控制域中并网控制器的控制策略及控制参数的设计方法，可以实现各控制域之间的平滑切换。

本发明上述实施例中的基于五域控制的模拟控制电路，以实现更高的控制带宽和可靠性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统，其特征在于，包括多个源储荷单元、多个并网控制器和公共母线，每个所述源储荷单元对应连接一个所述并网控制器，多个所述并网控制器连接所述公共母线，其中：

每个所述源储荷单元和对应的所述并网控制器之间存在功率接口和信息接口，两者通过所述功率接口实现能量的双向交互，每个所述源储荷单元通过所述信息接口将母线电压误差放大信号即MEA信号单向传输到对应的所述并网控制器；

所述公共母线和多个所述并网控制器之间只存在功率接口，两者通过所述功率接口实现能量的双向交互；

所述源储荷单元采用三域控制架构，每个所述源储荷单元和对应的所述并网控制器组成源储荷单元微网系统，各源储荷单元微网系统之间相互独立，彼此之间通过所述公共母线进行能量交互。

2.根据权利要求1所述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统，其特征在于，所述并网系统根据所述源储荷单元内部生成的母线电压误差放大信号MEA划分为五个控制域：分流域、能量释放域、自治域、能量吸收域和放电域；所述源储荷单元根据不同的控制域切换不同的工作模式；

所述五个控制域基于以下原则进行划分：根据源储荷单元内部母线电压误差放大电路的输出电压能力，确定MEA信号的范围为MEA_min至MEA_max，其中MEA_min为母线误差放大电路的最小输出电压，MEA_max为母线误差放大电路的最大输出电压；

当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为分流域，其中

为分流域对应的MEA信号下界，取为(0.8×MEA_max+0.2×MEA_min)；

为分流域对应的MEA信号上界，取为MEA_max；

当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为能量释放域，其中

为能量释放域对应的MEA信号下界，取为(0.6×MEA_max+0.4×MEA_min)；

为能量释放域对应的MEA信号上界，取为(0.8×MEA_max+0.2×MEA_min)；

当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为自治域，其中

为自治域对应的MEA信号上界，取为(0.4×MEA_max+0.6×MEA_min)；

为自治域对应的MEA信号下界，取为(0.6×MEA_max+0.4×MEA_min)；

当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为能量吸收域，其中

为能量吸收域对应的MEA信号下界，取为(0.2×MEA_max+0.8×MEA_min)；

为能量吸收域对应的MEA信号上界，取为(0.4×MEA_max+0.6×MEA_min)；

当所述源储荷单元的MEA信号满足

时，对应的控制域为放电域，其中

为放电域对应的MEA信号下界，取为MEA_min；

为放电域对应的MEA信号上界，取为(0.2×MEA_max+0.8×MEA_min)。

3.根据权利要求2所述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统，其特征在于，所述并网控制器由正向并网控制器和反向并网控制器反向并联组成，所述正向并网控制器的输出侧、所述反向并网控制器的输入侧与所述公共母线直接相连，所述并网控制器和所述公共母线之间实现能量的双向流动。

4.一种权利要求2-3任一项所述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统的控制方法，其特征在于：包括：

S1，由源储荷单元内部的MEA信号生成电路对源储荷单元母线电压误差进行放大，根据MEA信号划分五个控制域：分流域、能量释放域、自治域、能量吸收域和放电域；所述源储荷单元根据不同的控制域切换不同的工作模式；

S2，并网系统根据各控制域切换到不同的控制模式：

当源储荷单元的MEA信号从最小值变化到最大值时，控制域依次切换为放电域、能量吸收域、自治域、能量释放域、分流域，其中各相邻控制域之间能实现双向切换，且各相邻控制域对应的MEA信号之间存在死区。

5.根据权利要求4所述的适用于多个源储荷单元互联的复杂并网系统的控制方法，其特征在于，各控制域中源储荷单元对应的工作状态如下：

分流域：源储荷单元中分流调节器根据MEA信号进行顺序分流，其中一路分流调节器处于PWM模式，控制源储荷单元内部母线电压，另外几路分流调节器处于分流模式或不工作；蓄电池充电调节器对蓄电池进行恒流限压充电，蓄电池放电调节器不工作；

能量释放域：源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器对蓄电池进行恒流限压充电，蓄电池放电调节器不工作；

自治域：源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器控制源储荷单元内部母线电压恒定；蓄电池放电调节器不工作；

能量吸收域：源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器不工作；蓄电池放电调节器不工作；

放电域：源储荷单元中分流调节器不工作，光伏阵列全部处于直供模式；蓄电池充电调节器不工作；蓄电池放电调节器控制源储荷内部母线电压恒定。

6.一种权利要求2-3任一项所述的复杂并网系统中的并网控制器控制方法，其特征在于，所述并网控制器五个控制域切换不同的工作模式，其中：

各控制域中并网控制器对应的工作状态分别如下：

分流域：当输出电流未达到限值I_lim时，正向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制，控制公共母线电压；当输出电流到达限值I_lim时，正向并网控制器以I_lim进行恒流输出；反向并网控制器不工作；

能量释放域：正向并网控制器控制源储荷单元内部母线电压恒定为V_pcu，ref。反向并网控制器不工作；

自治域：正向并网控制器控制输出电流为0，不与源储荷单元和公共母线进行能量交互；反向并网控制器不工作；

能量吸收域：正向并网控制器不工作；反向并网控制器控制源储荷单元内部母线电压恒定为V_pcu，ref；

放电域：当输出电流未达到限值I_lim时，反向并网控制器对公共母线进行变截距下垂控制，控制公共母线电压；当输出电流到达限值I_lim时，反向并网控制器以I_lim进行恒流输出。

7.根据权利要求6所述的复杂并网系统中的并网控制器控制方法，其特征在于，所述分流域、所述能量释放域和所述自治域中对正向并网控制器均采用电压电流双环控制，其中：

-所述正向并网控制器的电压环的实现为：

设源储荷单元的MEA信号参考值为

将实际MEA信号和

做差，并放大K₂倍作为下垂曲线截距平移值ΔV₁，对公共母线电压参考值V_bus，ref、公共母线电压实际采样值V_bus和下垂曲线截距平移值ΔV₁做差，并除以虚拟下垂电阻系数r_d，作为分流域电压环的输出I_ref1；将实际母线电压误差放大信号MEA和

做差，并放大K₁倍后作为能量释放域电压环的输出I_ref2；K₁、K₂为比例系数；

当处于分流域或能量吸收域时，将电压环输出I_ref1、I_ref2和电流限值I_lim三者取小后的值作为电流环的电流参考值I_ref；当处于自治域时，直接取电流环的电流参考值为I_ref＝0；

-所述正向并网控制器的电流环的实现为：

将电压环输出的电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到正向并网控制器的控制信号。

8.根据权利要求6所述的复杂并网系统中的并网控制器控制方法，其特征在于，所述能量吸收域和放电域中反向并网控制器均采用电压电流双环控制，其中：

-所述反向并网控制器的电压环的实现为：

设定源储荷单元的MEA信号参考值为

将

和MEA信号做差，并放大K₂倍作为下垂曲线截距平移值ΔV₂，对公共母线电压参考值V_bus，ref、公共母线电压实际采样值V_bus和下垂曲线截距平移值ΔV₂做差，并除以虚拟下垂电阻系数r_d，作为放电域电压环的输出I_ref3；将

和实际MEA信号做差，并放大K₁倍后作为能量吸收域电压环的输出I_ref4；将I_ref3、I_ref4和-I_lim取大后的值作为电流环的电流参考值I_ref；

-所述反向并网控制器的电流环的实现为：

将电流参考值I_ref和实际输出电流测量值I_bus做差后进行PI调节，得到反向并网控制器的控制信号。

9.根据权利要求7或8所述的复杂并网系统中的并网控制器控制方法，其特征在于，还包括：根据不同工作模式之间平滑切换的原则对控制参数进行设计，其中：

根据并网系统指标确定公共母线电压允许的波动范围，从而确定公共母线电压允许到达的上界

和下界

再根据并网控制器的额定输出电流能力，确定输出电流限流值I_lim；

根据源储荷单元内部MEA信号生成电路的输出电压范围，确定能量释放域和分流域、能量吸收域和放电域之间的死区长度ΔV_dead；

根据公共母线电压的上下界

和

以及死区长度ΔV_dead确定正向并网控制器公共母线电压参考值

和反向并网控制器公共母线电压参考值V_bus，ref；

根据公共母线电压的上下界

和

以及死区长度ΔV_dead确定MEA信号误差比例系数K₁、K₂和虚拟下垂电阻r_d的取值关系。

10.一种复杂并网系统中的并网控制器的模拟控制电路，用于实现权利要求7-9任一项所述控制方法，其特征在于，

-正向并网控制器的模拟控制电路包括五个部分：

第一控源储荷单元母线电压部分，该部分在控制域为能量释放域时，控制源储荷单元的母线电压，其输入信号为MEA信号和正向MEA电压参考值

两路输入信号经过减法运算电路做差后得到MEA信号差值ΔMEA⁺；差值信号ΔMEA⁺经过同相放大电路被放大K₁倍后，得到电流参考信号I_ref1，并输出至第一取小电路部分；

第一下垂控并网母线电压部分，该部分当控制域处于分流域时，通过变截距下垂控制公共母线电压，其输入信号为正向并网控制器公共母线电压参考值

公共母线电压采样值V_bus和所述第一控源储荷单元母线电压部分中的差值信号ΔMEA⁺，三路输入信号经过加减运算电路和同相放大电路后，得到电流参考值I_ref2，并输出至第一取小电路部分；

第一取小电路部分，该部分对输入信号进行取小操作，其有三路输入信号，分别是第一控源储荷单元母线电压部分的输出信号I_ref1、下垂控并网母线电压部分的输出信号I_ref2和限流信号I_lim，对三路输入信号进行取小操作后，输出信号为I_ref，min，并输出至自治域和限压部分；

自治域和限压部分，该部分当控制域处于自治域或公共母线电压超出设定上限

时，将电流环电流给定值设定为0，否则输出正常电流给定值；该部分有以下几路输入信号：自治域上界对应的MEA信号

自治域下界对应的MEA信号

MEA信号、电压采样信号V_mea、公共母线电压上界对应电压信号

和第一取小电路部分的输出信号I_ref，min，当输入信号满足

或

时，该部分的输出信号为I_ref＝0，否则该部分的输出信号为I_ref＝I_ref，min；该部分的输出信号I_ref和第一电流环部分相连接；

第一电流环部分，该部分实现电流内环控制，使得电流实际值跟随电流给定值；该部分有以下几路输入信号：电流测量值I_mea、基准电压V_ref，以及自治域和限压部分的输出I_ref，该部分对电流参考值I_ref和电流测量值I_mea做差，并对差值进行比例积分运算，得到正向并网控制器的控制信号，并输出至正向并网控制器；

-反向并网控制器的模拟控制电路包括五个部分：

第二控源储荷单元母线电压部分，该部分在控制域为能量吸收域时，控制源储荷单元的母线电压，输入信号为MEA信号和反向MEA电压参考值

两路输入信号经过减法运算电路做差后得到MEA信号差值ΔMEA^-，差值信号ΔMEA^-经过同相放大电路被放大K₁倍后，得到电流参考信号I_ref4，并输出至第二取小电路部分；

第二下垂控并网母线电压部分，该部分当控制域处于放电域时，通过变截距下垂控制公共母线电压，输入信号为反向并网控制器公共母线电压参考值

公共母线电压采样值V_bus和所述第二控源储荷单元母线电压部分中的差值信号ΔMEA^-，三路输入信号经过加减运算电路和同相放大电路后，得到电流参考值I_ref3，并输出至取第二小电路部分；

第二取小电路部分，该部分对输入信号进行取小操作，有三路输入信号，分别是第二控源储荷单元母线电压部分的输出信号I_ref4、下垂控并网母线电压部分的输出信号I_ref3和限流信号I_lim，对三路输入信号进行取小操作后，该部分输出信号为I_ref，min，并输出至限压部分；

限压部分，该部分当公共母线电压低于设定下限

时，将电流环电流给定值设定为0，否则输出正常电流给定值；该部分有以下几路输入信号：电压采样信号V_mea、公共母线电压下界对应电压信号

和第二取小电路部分的输出信号I_ref，min，当输入信号满足

时，该部分电路的输出信号为I_ref＝0，否则该部分电路的输出信号为I_ref＝I_ref，min；该部分的输出信号I_ref和第二电流环部分相连接；

第二电流环部分，该部分实现电流内环控制，使得电流实际值跟随电流给定值，该部分有以下几路输入信号：电流测量值I_mea、基准电压V_ref，以及自治域和限压部分的输出I_ref，该部分对电流参考值I_ref和电流测量值I_mea做差，并对差值进行比例积分运算，得到反向并网控制器的控制信号，并输出至反向并网控制器。

Images