环形直流微电网的二次控制与稳定性分析

刘骁康,王燕舞,肖江文

(华中科技大学人工智能与自动化学院,湖北武汉 430074;华中科学大学图像信息处理与智能控制教育部重点实验室,湖北武汉 430074)

1 引言

近年来,直流微电网系统的控制与优化问题备受关注[1].与传统的交流系统相比,直流系统传输效率高且安全可靠,同时能够较好地接纳风、光等分布式可再生能源.直流微电网的发展不仅推动着传统电力系统结构的转型,同时也在电网智能化和市场化的道路上扮演着重要角色[2].

电流分配和电压调控是直流微电网的两个基本控制目标[3].由于直流微网中的转换器仅能工作在电压控制模式或电流控制模式,因此无法同时调节单个节点的输出电压和输出电流.从系统控制的角度来看,这是一个控制维度为1但目标维度为2的问题[4].为实现电流分配,早期研究者们采用了虚拟阻抗法[5],其中V–I下垂控制方法广为流行.值得一提,下垂控制是一类经典的分散式控制方法,无需通信且实施简单.通过设置下垂系数即可实现电流分配[7–9].但由于线路阻抗和固有的下垂行为,电流分配和电压调控都存在稳态误差.为消除稳态误差,研究者们进一步设计了补偿器.微电网系统中存在着多时间尺度现象,它是一类典型的奇异摄动系统[6].充分考虑时间尺度特性,研究者们提出了分层控制框架[7–9].该框架包含了一次、二次和三次控制.其中,下垂控制为一次控制,补偿器为二次控制.借助通信网络技……