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        基于狀態(tài)反饋的孤島直流微電網(wǎng)穩(wěn)定方法研究

        2016-10-14 00:56:59楊忠林侯新國(guó)
        船電技術(shù) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:信號(hào)方法系統(tǒng)

        楊忠林,侯新國(guó),王 騰

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        基于狀態(tài)反饋的孤島直流微電網(wǎng)穩(wěn)定方法研究

        楊忠林1,2,侯新國(guó)1,王 騰1

        (1. 海軍工程大學(xué)電氣工程學(xué)院,武漢 430033;2. 武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院,武漢 430072)

        直流微電網(wǎng)含有大量的電力電子變換器,這些變換器在閉環(huán)控制下對(duì)于微電網(wǎng)表現(xiàn)為恒功率負(fù)載,并引起直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定問題。為了提高直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性,本文提出了基于狀態(tài)反饋信號(hào)的孤島直流微電網(wǎng)穩(wěn)定方法。該方法通過引入狀態(tài)反饋信號(hào),增大了系統(tǒng)的阻尼,確保整個(gè)直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。

        直流微電網(wǎng) 穩(wěn)定 孤島模式 Buck變換器 恒功率負(fù)載

        0 引言

        近年來(lái),為了解決日益嚴(yán)重的能量短缺、環(huán)境污染等問題,與分布式新能源緊密結(jié)合在一起的微電網(wǎng)獲得了越來(lái)越多的重視,并不斷得到了大量的應(yīng)用[1-3]。根據(jù)微電網(wǎng)母線電壓的不同類型,微電網(wǎng)可劃分為直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)兩類。由于光伏、燃料電池等大量的新能源通常輸出直流電源,直流微電網(wǎng)需要較少的變換器,因此,與交流微電網(wǎng)相比,直流微電網(wǎng)具有能源利用率高,控制簡(jiǎn)相對(duì)單以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn),正日益得到廣泛的應(yīng)用[4-8]。然而,在直流微電網(wǎng)中廣泛使用了大量的負(fù)載變換器,其相對(duì)了直流微電網(wǎng)表現(xiàn)為恒功率負(fù)載,可能引起直流微電網(wǎng)母線電壓的不穩(wěn)定[9-13]。

        現(xiàn)有的一些文獻(xiàn)對(duì)直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題進(jìn)行了分析,并提出了一些提高直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性的方法。文獻(xiàn)[14]通過在直流微電網(wǎng)的并網(wǎng)整流器中引入有源阻尼信號(hào),改變并網(wǎng)整流器的等效阻抗,從而提高了直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性,然而該方法僅僅對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)有效。文獻(xiàn)[15]改變負(fù)載變換器的控制算法,通過引入虛擬電容改變直流微電網(wǎng)阻抗比,從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,但該方法該方法僅適用于單個(gè)電源單個(gè)負(fù)載的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。本文提出了一種適用于穩(wěn)定多負(fù)載直流微電網(wǎng)的方法,該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便,不需要對(duì)變換器做任何修改,僅需要引入狀態(tài)反饋信號(hào),增加系統(tǒng)的阻尼就可以確保直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定。

        1 系統(tǒng)模型及其穩(wěn)定性分析

        直流微電網(wǎng)的典型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,其中包含大量的電力電子變換器。大電網(wǎng)通過AC/DC整流器或分布式電源通過DC/DC變換器連接于直流微電網(wǎng),維持直流母線電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載變換器工作于恒壓模式且控制性能良好時(shí),負(fù)載變換器及其負(fù)載相對(duì)于直流微電網(wǎng)表現(xiàn)為恒功率負(fù)載(CPLs)[16]。而為充分利用可再生新能源,連接于光伏、風(fēng)電等分布式電源的變換器通常工作于最大功率跟蹤模式(MPPT),此時(shí)光伏和風(fēng)電及其變換器相對(duì)于直流微電網(wǎng)為恒功率電源[6,17]。

        當(dāng)交流大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí),源側(cè)AC/DC變換器停止工作,直流微電網(wǎng)進(jìn)入孤島運(yùn)行模式,分布式電源通過DC/DC變換器維持直流母線電壓。下面對(duì)分布式電源經(jīng)過 Buck變換器接入直流母線維持微電網(wǎng)母線電壓的情形進(jìn)行分析,研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        當(dāng)直流微電網(wǎng)工作于孤島模式,直流母線電壓由 Buck變換器維持時(shí),此時(shí)直流微電網(wǎng)的簡(jiǎn)化模型如圖2所示。其中E為Buck變換器的輸入電源電壓, L為Buck變換器的電感,C直流母線上的等效電容,其數(shù)值為連接于母線的所有變換器電容的并聯(lián)值,R為直接連接于直流母線的電阻負(fù)載,PCPL為等效的恒功率負(fù)載,其數(shù)值為恒功率負(fù)載的輸入功率之和與恒功率源的輸出功率之和的差值[17]。根據(jù)電路結(jié)構(gòu),運(yùn)用狀態(tài)平均法,列寫電路方程,可得:

        上式中d為Buck變換器的占空比,在開環(huán)控制中d為常數(shù)。系統(tǒng)的平衡點(diǎn)由下面兩式確定

        (2)

        對(duì)(1)式在其平衡點(diǎn)處進(jìn)行小信號(hào)線性化并整理出系統(tǒng)的特征方程,如下式

        (4)

        由羅斯-霍爾維茲穩(wěn)定判據(jù)可得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件為

        由(5)式可知,要使得直流微電網(wǎng)穩(wěn)定,系統(tǒng)中的阻性負(fù)載的功率必須大于恒功率負(fù)載功率。而一個(gè)典型的直流微電網(wǎng)中,其負(fù)載大約含有80%-85%的恒功率負(fù)荷、僅含有15%-20% 的阻性負(fù)荷[14],阻性負(fù)載的功率遠(yuǎn)小于恒功率負(fù)載的功率,因此直流微電網(wǎng)常常難以穩(wěn)定,需要采取措施,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        2 基于狀態(tài)反饋的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定方法

        根據(jù)(1)式可畫出系統(tǒng)模型方框圖如圖3所示。

        由(4)式和圖3可知,恒功率負(fù)載的負(fù)增量阻抗特性,使得系統(tǒng)出現(xiàn)了負(fù)阻尼,從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為了增加系統(tǒng)的阻尼,確保系統(tǒng)穩(wěn)定,在占空比信號(hào)中引入狀態(tài)反饋信號(hào),如圖4所示。由圖(4)可得占空比信號(hào)如下式

        由(6)式可知,狀態(tài)反饋信號(hào)的引入并不會(huì)改變系統(tǒng)的平衡點(diǎn)。將(6)式代入(1)式,整理可得

        (7)

        對(duì)(7)式在平衡點(diǎn)處進(jìn)行小信號(hào)線性化并整理出系統(tǒng)的特征方程,如下式

        由羅斯-霍爾維茲穩(wěn)定判據(jù)可得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件為:

        (8)

        3 仿真實(shí)驗(yàn)

        為了驗(yàn)證本文提出方法的有效性,本文采用Matlab/Simulink搭建了兩電源兩負(fù)載的直流微電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5示。

        源變換器1為Buck變換器,其作用是用于維持直流母線電壓,其參數(shù)如下:=400V,=0.5,=8 mH,=0.5mF。直流母線電壓U=200V。源變換器2采用恒功率控制模式,其輸出功率為500 W,恒功率負(fù)載的功率為2500 W,則直流微電網(wǎng)等效的恒功率負(fù)載P=2000 W。阻性負(fù)載的電阻值=40 Ω。系統(tǒng)中各變換器的開關(guān)頻率均為10 kHz。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6和圖7所示。

        當(dāng)維持直流母線電壓的Buck變換器沒有引入狀態(tài)反饋信號(hào)時(shí),利用(4)式求解特征方程可得出直流微電網(wǎng)的特征值為25±j499.37,由于特征值的實(shí)部大于零,系統(tǒng)不穩(wěn)定,buck變換器電感電流i和直流母線電壓u均發(fā)散,直到電感電流下降到零,直流母線電壓維持大幅度震蕩。電感電流i和直流母線電壓u波形如圖6所示。

        為了維持直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定,在占空比信號(hào)中引入狀態(tài)反饋信號(hào)。由(9)式,為使得系統(tǒng)穩(wěn)定,則必須k>0.0002、k>-1,取k=0.0005、k=1。由(11)式可得系統(tǒng)在平衡點(diǎn)的特征值分別為-37.50±j706.11。由于特征值的實(shí)部都小于零,系統(tǒng)穩(wěn)定。直流微電網(wǎng)母線電壓u與buck變換器電感電流i的波形如圖7所示。

        由以上實(shí)驗(yàn)可知:通過引入適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)反饋信號(hào),都可以比較簡(jiǎn)便地增加系統(tǒng)的阻尼,從而實(shí)現(xiàn)了直流微電網(wǎng)母線電壓的穩(wěn)定運(yùn)行。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        根據(jù)針對(duì)直流微電網(wǎng)中恒功率負(fù)載可能引起直流微電網(wǎng)母線電壓不穩(wěn)定的問題,本文通過占空比信號(hào)中引入狀態(tài)反饋信號(hào),增大系統(tǒng)的阻尼,從而確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定。該方法不需要改變?cè)凶儞Q器的控制方式,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。

        參考文獻(xiàn):

        [1] Hiroaki Kakigano, Yushi Miura, Toshifumi Ise. Distribution voltage control for DC microgrids using fuzzy control and gain-scheduling technique[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, 2013, 28(5):2246-2257.

        [2] Sandeep Anaad, B. G. Fernandes. Reduced-order model and stability analysis of low-voltage DC microgrid[J]. IEEE Transaction on Industrial Electronics, 2013, 60(11):5040-5049.

        [3] Hiroaki Kakigano, Yushi Miura, Toshifumi Ise. Low-voltage bipolar-type DC microgrid for super high quality distribution[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, 2010, 25(12):3066-3075.

        [4] Sandeep Anand, Baylon G. Fernandes, Josep M. Guerrero. Distributed control to ensure proportional load sharing and improve voltage regulation in low-voltage DC microgrids[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, 2013, 28(4):1900-1913.

        [5] Sijo Augustine, Mahesh K. Mishra, N. Lakshminarasamma. Adaptive droop control strategy for load sharing and circulating current minimization in low-voltage standalone DC microgrid[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2015, 6(1):132-141.

        [6] Andre Pires Nobrega Tahim, Daniel J. Pagano, Eduardo Lenz, etc. Modeling and stability analysis of islanded DC microgrids under droop control[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, 2015, 30(8):4597-4607.

        [7] Vahidreza Nasirian, Seyedali Moayedi, Ali Davoudi, etc. Distributed cooperactive control of DC microgrids[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, 2015, 30(4):22882303.

        [8] Alexia Kwasinski, Chimaobi N. Onwuchekwa. Dynamic behavior and stabilization of DC microgrids with instantaneous constant-power loads[J]. IEEE Transation on Power Electronics, 2011, 26(3):822-834.

        [9] Weijing Du, Junming Zhang, Yang Zhang. Stability criterion for cascaded system with constant power load[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013, 28(4): 1843-1851.

        [10] Didier Marx, Pierre Magne, Babak Nahid-Mobarakeh. Large signal stability analysis tools in DC power systems with constant power loads and variable power loads—a review[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2012, 27(4): 1773-1787.

        [11] E. Barklund, N. Pogaku, M. Prodanvic, ect. Energy management in autonomous microgrid using stability-constrained droop control of inverters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, 23(5): 2346-2352.

        [12] Y. A. –R. I. Mohamed, E. F. Ei-Saadany. Adaptive decentralized droop controller to preserve power sharing stability of paralleled inverters in distributed generation[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2008, 23(6): 2806-2816.

        [13] N. Pogaku, M. Prodanovic T. C. Green. Modeling, analysis and testing of autonomous operation of an inverter-based microgrid[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, 22(5): 613-625.

        [14] Amr Ahmed A. Radwan, Yasser Abdel-Rady I. Mohamed. Linear active stabilization of converter-dominated DC microgrid[J]. IEEE Transaction on Smart Grid, 2012, 3(1):203-216.

        [15] Pierre Magne, Didier Marx, Babak Nahid-Mobarakeh. Large-signal stabilization of a DC-link supplying a constant power load using a virtual capacitor: Impact on the Domain of Attraction[J].IEEE Transactions on Industry Applications, 2012,48( 3):878-887.

        [16] Jiabin Wang, David Howe. A power stabilizing control strategy for DC power systems with constant power loads[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2008, 23(6): 2986-2989.

        [17] 楊忠林, 查曉明. 基于回路抵消技術(shù)的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定方法研究[J]. 電器與能效管理技術(shù),2015,18: 40-44.

        Investigation of Stabilization Method of Islanded DC Microgrid by State Feedback

        Yang Zhonglin1,2, Hou Xinguo1, Wang Teng1

        (1. School of Electrical Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China;2. School of Electrical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

        TM711

        A

        1003-4862(2016)11-0048-04

        2016-06-15

        楊忠林(1978-), 男,講師。研究方向:電力電子與電力傳動(dòng)。

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