直流微電網(wǎng)的控制策略與穩(wěn)定技術(shù)詳細(xì)資料概述

　　本文綜述了直流微電網(wǎng)（MGS）的控制策略、穩(wěn)定性分析和穩(wěn)定技術(shù)，并根據(jù)各自的功能將整個控制系統(tǒng)分為局部控制和協(xié)調(diào)控制兩個層次。與僅依賴本地測量的本地控制不同，需要在單元之間提供一些通信線路，以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。根據(jù)通信方式的不同，可以區(qū)分三種基本的協(xié)調(diào)控制策略，即分散控制、集中控制和分散控制。分散控制可以看作是局部控制的一種擴(kuò)展，因?yàn)樗彩峭耆诰植繙y量的。相反，集中和分散控制策略依賴于數(shù)字通信技術(shù)。本文綜述了利用這三種協(xié)調(diào)控制策略實(shí)現(xiàn)各種控制目標(biāo)的幾種方法。此外，還討論了直流鎂的動力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。本文說明了嚴(yán)格調(diào)節(jié)的負(fù)荷轉(zhuǎn)換器由于引入了負(fù)阻抗，因此會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，而負(fù)阻抗可能會與低阻尼電源輸入濾波器一起振蕩。同時也證明了如何通過源阻抗和負(fù)載阻抗（稱為小回路增益）的關(guān)系來定義整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對小回路增益的幾個重要規(guī)范進(jìn)行了審查。最后，提出了幾種主動穩(wěn)定技術(shù)。

　　環(huán)境問題和化石燃料儲量的減少導(dǎo)致分布式發(fā)電機(jī)（DG）的普及率不斷增加，包括可再生能源（RESE）、儲能系統(tǒng)（ESS）和新型負(fù)荷，如電動汽車（EV）和現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的熱泵。然而，如果這些新組件繼續(xù)以不協(xié)調(diào)的方式集成，這些新組件可能會帶來許多技術(shù)和操作挑戰(zhàn)，就像今天的情況一樣。大量出現(xiàn)并分散在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的大地理區(qū)域，它們在系統(tǒng)運(yùn)行條件中可能帶來的一些最突出的問題包括電壓分布惡化、輸電線路堵塞以及減少頻率儲備。

　　十多年前，人們提出了將具有ESS和可控負(fù)載的小變量自然源合并為稱為微網(wǎng)格（MGS）的柔性實(shí)體的想法，作為從系統(tǒng)角度實(shí)現(xiàn)更可跟蹤控制的可能解決方案。MGS可以自動運(yùn)行或與電網(wǎng)連接，并且根據(jù)公共耦合點(diǎn)（PCC）中的電壓類型，可以區(qū)分AC和DC MGS。在過去的十年中，在改善交流MGS的性能方面取得了顯著進(jìn)展，但直流MGS因其效率更高、與多種類型的RES和ESS的接口更自然、更符合消費(fèi)電子產(chǎn)品的要求而被公認(rèn)為對多種用途更具吸引力。等。此外，當(dāng)組件在直流總線周圍耦合時，無功功率流、電能質(zhì)量和頻率調(diào)節(jié)沒有問題，導(dǎo)致控制系統(tǒng)明顯不那么復(fù)雜。

　　DGS幾乎完全通過可控電源電子接口轉(zhuǎn)換器與直流MG相連，調(diào)節(jié)公共直流總線電壓是主要的控制優(yōu)先級。降速控制是一種常用的無數(shù)字通信鏈路（DCL）的并聯(lián)變換器協(xié)同工作的方法，該方法是在變換器的調(diào)壓器上增加一個所謂的虛擬電阻（VR）控制回路。允許電流共享，同時為系統(tǒng)提供主動阻尼和即插即用功能。

　　然而，盡管有這些吸引人的特點(diǎn)，仍然有幾個缺點(diǎn)限制了Droop在其基本形狀中的適用性。最重要的是與負(fù)載相關(guān)的電壓偏差，以及電壓誤差沿電阻傳輸線傳播導(dǎo)致電流共享惡化的事實(shí)。為了恢復(fù)電壓和三次控制器，需要實(shí)施二次控制器，以確保不同總線之間的電流精確流動。關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)此控制器，有幾個選項(xiàng)。因此，雖然傳統(tǒng)的方法使用一個集中式控制器，通過低帶寬DCL從所有單元收集信息，但是一個非?；钴S的研究領(lǐng)域集中在通過分布式控制1解決這些問題上。作為實(shí)現(xiàn)各種分布式控制策略的一種方法，共識算法在直流MGS中的應(yīng)用近年來成為一種流行和流行的方法。

　　基本降速方法的另一個問題是它無法實(shí)現(xiàn)具有不同特征（即，ESS、RESE、公用電源、可控負(fù)載等）的多個組件的協(xié)調(diào)性能。在這種情況下，要么分散、集中，要么分散d需要在其上實(shí)施監(jiān)控，以決定機(jī)組是否應(yīng)在下垂或其他特定控制模式下運(yùn)行，如最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）或調(diào)節(jié)充電模式。除了設(shè)置運(yùn)行模式和管理二級/三級控制外，通信技術(shù)還可以通過實(shí)施自適應(yīng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的功能，如機(jī)組承諾、優(yōu)化程序或內(nèi)部I-V特性的操作。

　　隨著精確的電壓和電流調(diào)節(jié)，以及系統(tǒng)級的協(xié)調(diào)，需要確保MG在所有運(yùn)行條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。嚴(yán)格調(diào)節(jié)的負(fù)載點(diǎn)（POL）變換器從這個角度來看是一個挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈冊诳刂苹芈返膸拑?nèi)引入了負(fù)阻抗特性。這種特殊特性降低了有效阻尼，甚至可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。系統(tǒng)。源阻抗和負(fù)載阻抗之間的關(guān)系，通常被稱為小回路增益，是一個重要的量，可以用來確定穩(wěn)定性。針對小回路增益提出了不同的規(guī)格，不僅可以確保穩(wěn)定性，還可以保持良好的系統(tǒng)。在連接輸入濾波器等附加元件后的電磁動力學(xué)。整個狀態(tài)空間的建模是一個備選方案，它明確考慮了整個系統(tǒng)，但不能像基于阻抗的方法那樣提供對動力學(xué)的很好理解。為了提高系統(tǒng)的阻尼性能，利用這兩種方法發(fā)展了被動和主動穩(wěn)定技術(shù)。

　　本文的目的是提供一個概述的控制策略，穩(wěn)定性分析工具和穩(wěn)定技術(shù)在直流MGS中使用。其組織如下。第二節(jié)介紹了基本控制原理。它演示了如何將整個轉(zhuǎn)換器控制分為本地和協(xié)調(diào)控制。第三節(jié)更深入地探討了局部控制中的一些功能，而協(xié)調(diào)控制則在第四節(jié)中進(jìn)行了論述。第五節(jié)詳細(xì)分析了穩(wěn)定性問題，其中說明了如何方便地建立整個直流MG系統(tǒng)的動態(tài)模型。分為源和負(fù)載子系統(tǒng)，其特點(diǎn)是各自的阻抗。本文闡述了這些阻抗之間的關(guān)系如何定義系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并綜述了幾種重要的阻抗規(guī)范和穩(wěn)定原理。總結(jié)性評論和對未來研究趨勢的概述見第六節(jié)。