胡榮輝，祁壽賢，張怡雪，張 晶，張玉勇

（1.青海綜合能源服務(wù)有限公司，青海 西寧 810008；2.煙臺(tái)東方威思頓電氣有限公司，山東 煙臺(tái) 264003）

0 引言

在光儲(chǔ)混合的直流微電網(wǎng)中光伏出力間歇性以及負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)不可避免的會(huì)對(duì)直流母線電壓產(chǎn)生影響［1-2］。因此，采用合適的控制策略來(lái)保證直流母線電壓的穩(wěn)定，維持系統(tǒng)的功率平衡至關(guān)重要［3-4］。

當(dāng)前直流微電網(wǎng)的控制策略以PI控制和線性二次型調(diào)節(jié)器控制為主［5］。文獻(xiàn)［6］提出了一種基于電壓PI 閉環(huán)加移相控制的雙向全橋DC/DC 控制方式，能夠針對(duì)直流微電網(wǎng)的母線電壓波動(dòng)做出快速響應(yīng)。文獻(xiàn)［7］提出了一種基于PI控制和高通濾波器相結(jié)合的控制策略，它能抑制微源和負(fù)荷波動(dòng)對(duì)直流母線電壓的影響。這些控制方法雖然能取得不錯(cuò)的效果，但在一些復(fù)雜情況下卻難以奏效。主要原因是這些方法往往針對(duì)不同的對(duì)象采用了相同的控制方式，而忽略了不同功率單元的差異性以及它們之間的相互聯(lián)系。因此，當(dāng)直流微電網(wǎng)內(nèi)的微源的出力發(fā)生突變或負(fù)荷急劇變化時(shí)，系統(tǒng)難以快速恢復(fù)穩(wěn)定，甚至?xí)蛉狈`活的協(xié)調(diào)控制機(jī)制而加劇這種不利影響。

為了提高直流微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行能力，一些專家提出針對(duì)不同的功率單元進(jìn)行分別控制，并采用分層控制思想對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制［8-9］。為了實(shí)現(xiàn)直流微電網(wǎng)內(nèi)部功率的協(xié)調(diào)運(yùn)行，文獻(xiàn)［10］提出了一種包含三層控制結(jié)構(gòu)的多代理控制方案，能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部各類微源與儲(chǔ)能設(shè)備以及微電網(wǎng)與鄰近配電網(wǎng)的功率分配。文獻(xiàn)［11］通過(guò)對(duì)直流微電網(wǎng)運(yùn)行模式的劃分，提出了一種基于下垂控制的能量均分策略，可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部光伏陣列和儲(chǔ)能單元的協(xié)調(diào)自治。文獻(xiàn)［12］則提出了一種基于自適應(yīng)下垂控制的分層控制策略，該方法能夠根據(jù)不同儲(chǔ)能設(shè)備的最大功率自動(dòng)分配負(fù)荷功率，有效提升了微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力。雖然上述的分層控制策略具有較好的靈活性和可行性，但也存在局限性。直流微電網(wǎng)中大量使用的電力電子裝置具有很明顯的非線性特性，上述的分層控制方法主要基于線性理論而設(shè)計(jì)，因而大多數(shù)時(shí)候難以達(dá)到令人滿意的效果，而只能在平衡點(diǎn)附近保持相對(duì)的穩(wěn)定［13］。

針對(duì)線性分層控制方法的不足，設(shè)計(jì)了一種光儲(chǔ)混合直流微電網(wǎng)的非線性分層控制方法。該方法的頂層控制通過(guò)對(duì)各功率單元協(xié)調(diào)來(lái)維持直流母線的電壓穩(wěn)定，同時(shí)為底層各功率單元的控制提供參考電流。底層控制則采用非線性控制策略分別對(duì)光伏陣列，蓄電池以及超級(jí)電容器的輸出電流進(jìn)行控制。該方法充分利用超級(jí)電容器和蓄電池的動(dòng)態(tài)特性，能夠在不同時(shí)間尺度上保障直流母線電壓的穩(wěn)定。為了驗(yàn)證所提非線性控制策略的穩(wěn)定性，推導(dǎo)了各功率單元及整個(gè)系統(tǒng)的李雅普諾夫函數(shù)，對(duì)各控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)來(lái)了理論驗(yàn)證，并給出了相關(guān)的控制參數(shù)計(jì)算方法?；贛ATLAB/Simulink 仿真平臺(tái)搭建了光儲(chǔ)混合直流微電網(wǎng)仿真模型對(duì)所提控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真證明在負(fù)荷突變和光伏出力波動(dòng)時(shí)，所提控制方法能夠有效地維持直流母線電壓的穩(wěn)定，相比傳統(tǒng)的PI控制方法，所提的非線性分層控制法響應(yīng)速度更快，調(diào)節(jié)效果更好。

1 直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

所研究的直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，直流微電網(wǎng)中包含了光伏陣列、蓄電池、超級(jí)電容器以及等效負(fù)荷。

圖1 直流微電網(wǎng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)

該直流微電網(wǎng)中的光伏陣列、蓄電池和超級(jí)電容器通過(guò)三相DC/DC 升壓電路將連接到直流母線。其中的3 個(gè)DC/DC 升壓斬波電路包含了6 個(gè)并聯(lián)的開關(guān)，這些開關(guān)由3 個(gè)不同的占空比獨(dú)立控制。通過(guò)對(duì)不同開關(guān)占空比的調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)光伏陣列，儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)載之間的電能交換。該直流微電網(wǎng)內(nèi)的脈寬調(diào)制數(shù)學(xué)模型如式（1）所示。

式中：Ri、Li、Ci（i=1，2，3）分別為已知的電阻、電容和電感；R01—R06為開關(guān)的內(nèi)阻；RLoad為等效負(fù)荷；UC1、UC2、UC3為各電容的電壓；iL1、iL2、iL3為電感電流；UPV、UBAT、USC、UDC分別為光伏、蓄電池、電容器和直流母線的電壓；d1、d2、d3為不同的占空比，通過(guò)對(duì)它們的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的控制。

由圖1 可知儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要功能是維持系統(tǒng)的功率平衡，一方面需要在光伏發(fā)電大于負(fù)荷需求時(shí)，存儲(chǔ)多余的電能；另一方面也需要在光伏出力不足或不出力時(shí)為負(fù)荷提供電能。若用PST、PBAT、PSC分別為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)、蓄電池以及超級(jí)電容器的輸出功率，用PDC、PPV、PLoad分別表示直流微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)的交換功率，光伏陣列輸出功率以及負(fù)荷消耗的功率，則可以推導(dǎo)出直流微電網(wǎng)內(nèi)的功率平衡關(guān)系如式（2）所示。

對(duì)式（2）進(jìn)一步推導(dǎo)可得：

式中：iST為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出電流；iLoad為負(fù)荷電流；CDC為直流母線等效電容。根據(jù)式（3）可知，直流母線的電壓波動(dòng)受到光伏、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷電流的影響。但負(fù)荷電流是不可控的，故而只能通過(guò)對(duì)光伏陣列以及混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的電流進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定系統(tǒng)功率平衡，維持直流母線電壓穩(wěn)定的目的。若忽略開關(guān)的內(nèi)阻，則式（3）可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為

為了方便分析，本文假定蓄電池和超級(jí)電容器的初始荷電狀態(tài)維持在［0.2，0.8］區(qū)間范圍，即其處于線性工作區(qū)域［14］。

3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采用模塊化的控制策略設(shè)計(jì)控制框架。頂層控制主要通過(guò)對(duì)底層各系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)來(lái)保證系統(tǒng)的功率平衡；底層則為各子系統(tǒng)內(nèi)部的控制。針對(duì)光伏陣列設(shè)計(jì)了兩種控制方式，恒壓控制和最大功率追蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制，儲(chǔ)能系統(tǒng)則包括了充電、放電和休眠3種模式。圖2給出了所研究的直流微電網(wǎng)頂層控制邏輯，可以發(fā)現(xiàn)該直流微電網(wǎng)主要包含了3種工作模式：光伏采用MPPT 控制且儲(chǔ)能系統(tǒng)放電；光伏采用MPPT 控制且儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；光伏采用恒壓控制且儲(chǔ)能休眠。

圖2 頂層控制邏輯

直流微電網(wǎng)的底層控制包括了直流母線的電壓控制、光伏的輸出電流控制以及混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制。圖3 給出了直流微電網(wǎng)的底層控制框圖，圖中為光伏控制的內(nèi)環(huán)參考電流為蓄電池參考電流為超級(jí)電容器參考電流，U為直流母線參考電壓，U為光伏陣列的參考電壓?？梢钥闯龉夥嚵邪薓PPT控制和恒壓控制兩種方式。采用MPPT 控制模式時(shí)，通過(guò)MPPT 為光伏陣列提供參考電壓U，使光伏陣列始終以最大功率發(fā)電；當(dāng)采用恒壓控制時(shí)則通過(guò)直接給定的電壓參考值U作為光伏電壓控制的參數(shù)。經(jīng)過(guò)光伏的電壓控制可以為光伏并網(wǎng)電流提供參考值。

圖3 底層控制策略

針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制則需要考慮不同儲(chǔ)能設(shè)備的充放電特性和它們的狀態(tài)進(jìn)行協(xié)同控制。由圖3可知儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了外環(huán)電壓與內(nèi)環(huán)電流相結(jié)合的方式進(jìn)行控制，外環(huán)的電壓控制主要用于對(duì)直流母線電壓的追蹤，內(nèi)環(huán)的電流控制則用于對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的充放電進(jìn)行控制用于維持系統(tǒng)的功率平衡。其中蓄電池和超級(jí)電容器的參考電流可以通過(guò)如圖4 所示二階低通濾波器來(lái)確定［15］。圖中為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的參考電流，TSC和TBAT分別為超級(jí)電容器和蓄電池的時(shí)間常數(shù)，且滿足TSC＞TBAT。TSC和TBAT的值可根據(jù)功率波動(dòng)的頻譜圖分析，參考文獻(xiàn)［16］所提方法可知光伏功率波動(dòng)主要集中在0.01～0.5 Hz，若以此為基礎(chǔ)，通過(guò)考慮蓄電池和超級(jí)電容器的充放電極端情況，可以將時(shí)間常數(shù)設(shè)置在0.001～0.05 范圍內(nèi)。當(dāng)確定了超級(jí)電容器和蓄電池的時(shí)間常數(shù)，則可以進(jìn)一步確定對(duì)應(yīng)低通濾波器的截止頻率fSC和fBAT。

圖4 二階低通濾波控制

根據(jù)圖4 得到蓄電池和超級(jí)電容器的參考電流與儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出電流的關(guān)系為：

4 非線性控制策略

4.1 光伏電流控制

為了滿足系統(tǒng)的功率平衡，并盡可能充分利用太陽(yáng)能發(fā)電，對(duì)光伏陣列設(shè)置了兩種控制模式：最大功率追蹤控制和恒壓輸出控制，恒壓控制僅當(dāng)PPV≥PLoad+PST時(shí)采用。電導(dǎo)增量法是通過(guò)比較光伏陣列的電導(dǎo)增量和瞬間電導(dǎo)來(lái)改變控制信號(hào)［13］，根據(jù)光伏輸出特性曲線可知光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)滿足

根據(jù)式（6）可以得到電導(dǎo)增量法的流程如圖5所示。光伏的恒壓控制則是令光伏的實(shí)際輸出電壓UPV追蹤直流母線參考電壓來(lái)保證直流母線電壓的穩(wěn)定。無(wú)論采取何種控制方法，將得到光伏輸出電壓與直流母線電壓參考值作差，并將差值作為光伏輸出控制的參考電流。

圖5 電導(dǎo)增量法流程

結(jié)合圖1和圖3可知，在光伏底層控制種的是通過(guò)控制占空比d1實(shí)現(xiàn)對(duì)UC1和iL1的動(dòng)態(tài)調(diào)控，結(jié)合式（1）可知

則可推導(dǎo)光伏陣列輸出電壓和電流的eVC1，eiL1的動(dòng)態(tài)模型：

式中：αPV為積分項(xiàng)，用來(lái)保證UC1和iL2之間的穩(wěn)態(tài)誤差為零；KPV、KαPV為增益系數(shù)。

根據(jù)式（7）—式（9）可得到和d1的控制方程為：

根據(jù)控制方程可知通過(guò)占空比d1的控制可以實(shí)現(xiàn)光伏輸出電流的非線性控制。

4.2 蓄電池控制

通過(guò)對(duì)占空比d2調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電電流進(jìn)行控制，根據(jù)式（1）可知：

進(jìn)一步，引入蓄電池累積誤差平衡因子αB，通過(guò)反推可得到蓄電池電流動(dòng)態(tài)模型。

式中：KB、均為蓄電池增益系數(shù)。結(jié)合式（12）—式（14）可推導(dǎo)d2的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

4.3 超級(jí)電容器控制

通過(guò)對(duì)占空比d3的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容器充放電的電流控制，根據(jù)式（1）可知：

定義其誤差為

同樣通過(guò)引入累積誤差平衡因子，可以反推得到超級(jí)電容器的誤差電流小信號(hào)為：

式中：αS為超級(jí)電容器累積誤差平衡因子；KS為超級(jí)電容器增益系數(shù)。結(jié)合式（16）和式（18）可知占空比d3閉環(huán)傳遞函數(shù)為

4.4 直流母線的電壓控制

如圖1 所示，外部的電壓回路用于控制直流母線的電壓穩(wěn)定，在給點(diǎn)參考電壓情況下，直流母線的電壓誤差為

引入直流母線累計(jì)誤差平衡因子αDC，則直流母線電壓UDC的動(dòng)態(tài)模型為：

根據(jù)式（22）可知對(duì)直流母線電壓的閉環(huán)控制實(shí)際上仍是對(duì)光伏系統(tǒng)輸出電流iL1和儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出電流iST的控制。進(jìn)一步，對(duì)式（22）進(jìn)行變形可知直流母線電壓的小信號(hào)模型為

進(jìn)一步推導(dǎo)可知必然存在實(shí)數(shù)矩陣x滿足以下關(guān)系：

因此，可知直流母線電壓滿足式（27）的關(guān)系，式中mDC為正實(shí)數(shù)。

該結(jié)果說(shuō)明直流微電網(wǎng)直流母線電壓的閉環(huán)控制回路滿足指數(shù)穩(wěn)定關(guān)系。

4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與參數(shù)設(shè)置

4.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

根據(jù)上述的推導(dǎo)可知UC1，iL1，iL2，iL3，UDC是受控變量，可以通過(guò)對(duì)占空比的控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。UC3和UC3為非受控變量，它們的值不能直接通過(guò)對(duì)占空比調(diào)節(jié)進(jìn)行控制，但由式（1）可知UC2和UC3達(dá)到其平衡點(diǎn)則可以推導(dǎo)出它們與的關(guān)系如式（29）所示。

定義UC2和UC3的誤差為

則結(jié)合式（1）、式（10）、式（12）、式（16）和式（29）可推導(dǎo)出不同開關(guān)之間電壓的李雅普諾夫函數(shù)為：

式中：U1，2、U3，4、U5，6分別為對(duì)應(yīng)了光伏系統(tǒng)的輸出電壓，蓄電池兩端輸出電壓以及超級(jí)電容器兩端的輸出電壓。通過(guò)對(duì)式（31）化簡(jiǎn)可以進(jìn)一步推導(dǎo)上述開關(guān)電壓的李雅普諾夫函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)為：

根據(jù)式（34）可知整個(gè)直流母線電壓的狀態(tài)滿足指數(shù)收斂條件，因而整個(gè)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

4.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)較好的控制效果，有必要對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。一種簡(jiǎn)單可行的參數(shù)優(yōu)化方法是基于給定的期望來(lái)推導(dǎo)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。以光伏輸出控制為例，若令則，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)可表示為

需要注意的是圖3 所示的電壓控制和電流控制的時(shí)間常數(shù)是不相同的，通常情況下電流控制器的調(diào)節(jié)速率更快。本文根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置62.83 rad/s，?DC=0.7。將其帶入式（37）即可求的直流母線電壓控制參數(shù)=3 947.6和KDC=11.09。

對(duì)于光伏輸出控制，蓄電池控制以及超級(jí)電容器的控制均可采用同樣的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。令光伏輸出控制回路的參數(shù)，可推導(dǎo)出KPV=68.7；令蓄電池輸出控制回路的參數(shù)，則可以推導(dǎo)出KB=89.6；令超級(jí)電容器輸出控制回路的參數(shù)，則可以推導(dǎo)出KS=6 283。

5 仿真驗(yàn)證

基于MATLAB/Simulink 搭建圖6 所示的直流微電網(wǎng)仿真模型驗(yàn)證所提控制策略的有效性。如圖6所示，該模型包括了光伏陣列，蓄電池和超級(jí)電容器組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)和等效負(fù)荷。其中光伏發(fā)電單元采用MPPT以保證其始終以最大效率發(fā)電，蓄電池和超級(jí)電容器可獨(dú)立控制。仿真驗(yàn)證的目的是證明所提出的控制策略可在光伏出力波動(dòng)和負(fù)載突變的情況下，能夠通過(guò)對(duì)蓄電池和超級(jí)電容器的充放電維持系統(tǒng)直流母線電壓的穩(wěn)定。仿真模型的主要參數(shù)的值如表1 所示。系統(tǒng)中采用的二階低通濾波器分別對(duì)應(yīng)蓄電池的輸出電流和超級(jí)電容器的輸出電流?？紤]混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的極端運(yùn)行情況，對(duì)蓄電池和超級(jí)電容器的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的蓄電池時(shí)間常數(shù)為0.05，超級(jí)電容器時(shí)間常數(shù)為0.005，則對(duì)應(yīng)蓄電池的截止頻率為20 Hz，超級(jí)電容器截止頻率為2 000 Hz。

圖6 直流微電網(wǎng)仿真模型

表1 直流微電網(wǎng)參數(shù)

圖7 展示了部分仿真曲線，從上到下依直流母線電壓UDC、負(fù)荷電流iLoad、光伏陣列輸出電流iPV、蓄電池實(shí)際輸出電流iBAT及其參考電流、超級(jí)電容器的實(shí)際輸出電流iSC和參考電流。仿真過(guò)程中設(shè)置系統(tǒng)的初始時(shí)刻的負(fù)載電阻為10 Ω，光伏陣列的輻照度為1 000 W/m2，蓄電池和超級(jí)電容器的初始核電荷數(shù)均為0.5，直流母線電壓為50 V。在0.06 s＜t＜0.65 s 時(shí)使負(fù)載減小到10 Ω。并；在0.22 s 時(shí)使光伏陣列的輻照度突然下降到200 W/m2，當(dāng)t＞0.46 s時(shí)使太陽(yáng)輻照度恢復(fù)到1 000 W/m2。可以看出，當(dāng)負(fù)載或太陽(yáng)輻照度發(fā)生變化時(shí)，直流母線電壓也隨之發(fā)生變化，但在儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下很快又恢復(fù)到穩(wěn)定值（50 V）。而且，根據(jù)仿真模型的示波器可以看出系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為10 ms，最大的直流母線電壓偏差等于0.08 V。

圖7 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線

此外，觀察蓄電池輸出電流和給定的參考電流，可以看出上層控制給出的參考電流緩慢變化時(shí)，蓄電池輸出電流也跟隨著參考電流變化，而且蓄電池的紋波也較小。從超級(jí)電容器的電流變化趨勢(shì)也可以看出，當(dāng)太陽(yáng)輻照度或負(fù)載發(fā)生變化，超級(jí)電容器的電流的實(shí)際值和參考值迅速發(fā)生變化，說(shuō)明超級(jí)電容器具有快速響應(yīng)能力，能夠在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)直流母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。但隨著時(shí)間的推移，超級(jí)電容器的電流逐漸減小到零，在這個(gè)過(guò)程中蓄電池的輸出電流則是逐漸增大，并在后續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持系統(tǒng)的功率平衡和直流母線電壓的穩(wěn)定。上述結(jié)果證明了本文所提出的非線性分層控制策略在光儲(chǔ)混合直流微電網(wǎng)控制方面的有效性。

為了證明所提出的非線性分層控制策略比傳統(tǒng)的PI 控制效果更好，基于同樣的仿真模型，采用PI控制進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。圖8 給出了基于PI 控制的仿真結(jié)果，其中的從上到下第一幅圖展示了不同控制策略下的直流母線電壓波動(dòng)曲線，其中采用PI 控制的直流母線電壓曲線為藍(lán)色，采用非線性分層控制的直流母線電壓曲線為紅色?？梢园l(fā)現(xiàn)雖然兩種控制策略都能保證直流母線電壓最終能夠穩(wěn)定在50 V，但基于PI 控制的直流母線電壓最大波動(dòng)為1.2 V，遠(yuǎn)大于采用非線性分層控制的直流母線電壓的波動(dòng)。此外，兩種控制方法的響應(yīng)時(shí)間也不同，PI控制的直流母線從波動(dòng)到最終穩(wěn)定大約耗時(shí)60 ms，大于本文所提出的控制方法用時(shí)。

圖8 基于PI控制的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線

對(duì)比圖7 和圖8 中蓄電池和超級(jí)電容器響應(yīng)曲線，可以發(fā)現(xiàn)兩種控制策略下蓄電池的輸出電流曲線基本相同，均能夠隨著給定的參考信號(hào)緩慢變化，在較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)維持系統(tǒng)直流母線電壓的穩(wěn)定。然而，兩種控制策略對(duì)應(yīng)的超級(jí)電容器的電流響應(yīng)有明顯的區(qū)別。當(dāng)光伏出力和負(fù)載突變時(shí)，采用PI控制策略的超級(jí)電容器的輸出電流會(huì)有明顯的振蕩，這種振蕩使得直流母線電壓而產(chǎn)生了明顯的波動(dòng)。而采用本文所提的非線性分層控制策略則能避免這種情況的發(fā)生?？梢?jiàn)本文所提方法相比傳統(tǒng)的PI控制更有優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)的線性控制策略無(wú)法有效應(yīng)對(duì)直流微電網(wǎng)內(nèi)因光伏出力突變或負(fù)荷突變引起的直流母線電壓波動(dòng)的不足。提出了一種直流微電網(wǎng)的非線性控制方法，該方法以分層控制的思想設(shè)計(jì)控制框架，通過(guò)上層控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各組件之間功率平衡優(yōu)化，底層則采用非線性控制方法來(lái)確保在各功率單元在復(fù)雜運(yùn)行條件下的參數(shù)穩(wěn)定，通過(guò)上下層級(jí)之間的協(xié)調(diào)能夠保證系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度下的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，本文還將系統(tǒng)內(nèi)不同控制變量的小信號(hào)模型與李雅普諾夫函數(shù)相結(jié)合對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，理論推導(dǎo)了本文所提方法能夠保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。基于MATLAB/Simulink 的仿真也驗(yàn)證了本文所提的方法相比于傳統(tǒng)的線性控制方法具有更好的控制效果。