- 頭條西安理工大學科研人員提出直流微電網儲能變換器的控制新策略2022-09-15 作者：張偉亮，張輝 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語鑒于目前5G通信技術的應用已實現了微電網高速可靠的數據傳輸，西安理工大學電氣工程學院、電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室（清華大學）的研究人員張偉亮，張輝，支娜，王韓偉，曾成，在2022年第9期《電工技術學報》上撰文，針對直流微電網儲能變換器，提出一種基于節點源荷差分電流的控制策略。
可再生能源的應用和分布式發電技術的興起提供了微電網誕生的契機，自微電網誕生以來，國內外學者在此領域已取得顯著的研究成果。直流微電網無需考慮頻率、相位和無功等因素，控制簡單，已成為當前研究熱點之一。
直流微電網分為聯網和獨立兩種類型。聯網型直流微電網與交流電網連接，相互支撐，互為備用。獨立型直流微電網通常脫離交流電網獨立運行，由微電網儲能單元維持內部功率平衡，提高可再生能源的利用率，適合海島和邊遠地區供電。
直流微電網分布式微源具有間歇性和不確定性的特點，因此需要儲能單元快速響應分布式微源功率變化，平抑微電網功率波動，降低母線電壓波動。研究儲能單元控制策略已成為直流微電網研究的重點與熱點之一，其控制策略的優劣對于直流微電網的穩定運行至關重要。
圖1 光儲直流微電網
直流微電網儲能控制策略的研究主要集中在比例積分（Proportional Integral, PI）控制和模型預測控制。
基于比例積分控制的儲能單元控制策略在直流微電網協調控制中有著積極的作用，但比例積分控制動態調節時間較長，控制器參數設計困難。
模型預測控制（Model Predictive Control, MPC）是一種非線性最優控制方法，具有控制效果好、魯棒性強等特點。但模型預測控制需要遍歷電力電子變換器可能出現的所有工作狀態，根據尋優約束尋找最優的控制矢量，因此被稱為有限控制集模型預測控制（Finite Control Set Model Predictive Control，FCS-MPC）。該策略通過預測模型和滾動優化尋優求解，在線計算量大，且開關頻率不固定，不利于提高儲能響應速度。
鑒于目前5G通信技術的應用已實現了微電網高速可靠的數據傳輸，西安理工大學電氣工程學院、電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室（清華大學）的研究人員張偉亮，張輝，支娜，王韓偉，曾成，在2022年第9期《電工技術學報》上撰文，針對直流微電網儲能變換器，提出一種基于節點源荷差分電流的控制策略。
圖2節點差分電流的儲能變換器控制流程
研究人員通過計算直流微電網源荷功率差額，確定儲能交互功率，并計算儲能調節電流，進而調節儲能變換器占空比。他們指出，該方法無需遍歷變換器開關管的所有開關狀態，相較有限集模型預測控制，省去了遍歷儲能變換器工作狀態和尋優求解的過程，克服了有限集模型預測控制在線計算量大、開關頻率不固定的問題，且不受儲能側電感影響，縮短了儲能變換器響應時間，降低了在線計算量，提高了響應速度和精度。
仿真和實驗證明，該策略在光伏或負荷受到擾動以及光伏故障等情況時，均可快速平衡直流微電網功率波動，降低了母線電壓和負荷電流的波動。研究人員指出，該控制策略針對等效后的儲能進行了研究，未對多個儲能間能量的協調分配進行討論，后續將進一步研究多個儲能間能量的分配與優化。
本文編自2022年第9期《電工技術學報》，論文標題為“基于節點源荷電流差分的直流微電網儲能變換器控制策略”。本課題得到了國家自然科學基金面上項目和陜西省重點研發計劃資助項目的支持。
