Optimization Method of Droop Coefficient for DC Microgrid Based on Perturbation Theory

LIU Yingqi; PENG Ke; ZHANG Xinhui; XING Lin; JIANG Songhan

doi:10.7500/AEPS20220304007

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Optimization Method of Droop Coefficient for DC Microgrid Based on Perturbation Theory

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Optimization Method of Droop Coefficient for DC Microgrid Based on Perturbation Theory
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 23, Pages: 94-101(2022)
- 作者机构：
  
  山东理工大学电气与电子工程学院，山东省淄博市 255000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51807112)
- DOI：10.7500/AEPS20220304007
  CLC：
- Received：04 March 2022，
  
  Revised：2022-05-25，
  
  Published Online：13 October 2022，
  
  Published：10 December 2022
- 稿件说明：
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刘盈杞,彭克,张新慧等.基于摄动理论的直流微电网下垂系数优化方法[J].电力系统自动化,2022,46(23):94-101.

LIU Yingqi,PENG Ke,ZHANG Xinhui,et al.Optimization Method of Droop Coefficient for DC Microgrid Based on Perturbation Theory[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):94-101.
刘盈杞,彭克,张新慧等.基于摄动理论的直流微电网下垂系数优化方法[J].电力系统自动化,2022,46(23):94-101. DOI： 10.7500/AEPS20220304007.

LIU Yingqi,PENG Ke,ZHANG Xinhui,et al.Optimization Method of Droop Coefficient for DC Microgrid Based on Perturbation Theory[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):94-101. DOI： 10.7500/AEPS20220304007.

摘要

直流微电网采用下垂控制策略时，下垂系数过大或过小都会对系统局部稳定性和阻尼比造成影响。为此，文中提出一种基于摄动理论的下垂系数优化方法。首先，综合考虑小扰动稳定、阻尼比和稳定裕度等因素，建立下垂系数优化目标函数。然后，通过对下垂系数进行矩阵摄动分析，将求取的特征值增量应用于算法迭代过程，避免了优化过程中特征值反复求解以及矩阵反复形成的问题。最后，通过仿真模型和物理实验进行了验证，仿真和实验结果表明，该方法能够有效提升直流微电网的稳定性及稳定裕度。

Abstract

When the droop control strategy is used for the DC microgrid

too large or too small droop coefficient will affect the local stability and damping ratio of the system. Therefore

this paper proposes an optimization method of droop coefficient based on perturbation theory. Firstly

considering the factors such as small disturbance stability

damping ratio

and stability margin

the optimization objective function of the droop coefficient is established. Then

through the matrix perturbation analysis of the droop coefficient

the eigenvalue increment is applied to the iterative process of the algorithm. It avoids the problems of repeated solutions of eigenvalues and repeated formation of the matrix in the optimization process. Finally

the simulation and experiment results show that the proposed method can effectively improve the stability and stability margin of the DC microgrid by the verification of simulation model and physical experiment.

关键词

Keywords

references

刘英培，解赛，梁海平，等 . 计及换流站间电压误差的VSC-MTDC系统自适应下垂控制［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 15 ）： 3270 - 3280 .

LIU Yingpei ， XIE Sai ， LIANG Haiping ， et al . Adaptive droop control strategy for VSC-MTDC system considering DC voltage errors among converter stations ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 15 ）： 3270 - 3280 .

XU Q W ， JIANG W T ， BLAABJERG F ， et al . Backstepping control for large signal stability of high boost ratio interleaved converter interfaced DC microgrids with constant power loads ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 5 ）： 5397 - 5407 .

LI X L ， LI Z W ， GUO L ， et al . Enhanced dynamic stability control for low-inertia hybrid AC/DC microgrid with distributed energy storage systems ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 ： 91234 - 91242 .

魏智宇，彭克，李海荣，等 . 电动汽车接入直流配电系统的稳定性及虚拟惯量控制［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 24 ）： 50 - 58 .

WEI Zhiyu ， PENG Ke ， LI Hairong ， et al . Stability and virtual inertia control of DC distribution system with integration of electric vehicles ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 24 ）： 50 - 58 .

赵学深，彭克，张新慧，等 . 多端柔性直流配电系统下垂控制动态特性分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 2 ）： 89 - 96 .

ZHAO Xueshen ， PENG Ke ， ZHANG Xinhui ， et al . Analysis on dynamic performance of droop control for multi-terminal VSC based DC distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 89 - 96 .

彭克，王琳，李喜东，等 . 采用下垂控制的直流配电系统高频振荡分析及控制［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 17 ）： 43 - 50 .

PENG Ke ， WANG Lin ， LI Xidong ， et al . Analysis and control of high-frequency oscillation for DC distribution system with droop control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 17 ）： 43 - 50 .

WANG Z ， LI S H ， LI Q . Continuous nonsingular terminal sliding mode control of DC-DC boost converters subject to time-varying disturbances ［J］. IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ： Express Briefs ， 2020 ， 67 （ 11 ）： 2552 - 2556 .

胡长斌，王慧圣，罗珊娜，等 . 计及直流微电网扰动抑制的残差动态分散补偿控制策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 21 ）： 4493 - 4507 .

HU Changbin ， WANG Huisheng ， LUO Shanna ， et al . Residual dynamic decentralized compensation control strategy considering disturbance suppression in DC microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 21 ）： 4493 - 4507 .

姚广增，彭克，李海荣，等 . 柔性直流配电系统高频振荡降阶模型与机理分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 20 ）： 29 - 36 .

YAO Guangzeng ， PENG Ke ， LI Hairong ， et al . Reduced-order model and mechanism analysis of high-frequency oscillation in flexible DC distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 20 ）： 29 - 36 .

刘彦呈，庄绪州，张勤进，等 . 基于虚拟频率的直流微电网下垂控制策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1693 - 1702 .

LIU Yancheng ， ZHUANG Xuzhou ， ZHANG Qinjin ， et al . A virtual current-frequency droop control in DC microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1693 - 1702 .

王慧，赵书强，孟建辉，等 . 基于下垂曲线截距调整的直流微电网自适应虚拟惯性控制［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 24 ）： 97 - 105 .

WANG Hui ， ZHAO Shuqiang ， MENG Jianhui ， et al . Adaptive virtual inertia control for DC microgrid based on droop curve intercept adjustment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 24 ）： 97 - 105 .

支娜，丁可，黄庆辉，等 . 基于 P - U 下垂特性的虚拟直流电机控制策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 6 ）： 1238 - 1248 .

ZHI Na ， DING Ke ， HUANG Qinghui ， et al . A virtual DC motor control strategy based on P - U drooping characteristics ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 6 ）： 1238 - 1248 .

GUO L ， FENG Y B ， LI X L ， et al . Stability analysis of a DC microgrid with master-slave control structure ［C］// 2014 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition ， September 14-18 ， 2014 ， Pittsburgh， USA ： 5682 - 5689 .

庞磊，韩蓓，汪可友，等 . 考虑参数空间潮流可行域的交直流混合微电网下垂系数选取［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 77 - 84 .

PANG Lei ， HAN Bei ， WANG Keyou ， et al . Selection of droop coefficients for AC/DC hybrid microgrid considering feasibility region of power flow in parameter space ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 77 - 84 .

胡辉勇，王晓明，于淼，等 . 主从控制下直流微电网稳定性分析及有源阻尼控制方法［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 8 ）： 2664 - 2673 .

HU Huiyong ， WANG Xiaoming ， YU Miao ， et al . Stability analysis and active damping control for master-slave controlled DC microgrid ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 2664 - 2673 .

晁凯云 . 基于改进下垂特性的微电网控制及稳定性分析方法研究［D］. 武汉：华中科技大学， 2019 .

CHAO Kaiyun . Research on control and stability analysis method of microgrid based on improved droop characteristics ［D］. Wuhan ： Huazhong University of Science and Technology ， 2019 .

张步涵，陈奕，代晓康，等 . 微网中分布式储能系统的控制参数优化方法［J］. 华中科技大学学报（自然科学版）， 2014 ， 42 （ 12 ）： 1 - 5 .

ZHANG Buhan ， CHEN Yi ， DAI Xiaokang ， et al . Controller's parameters optimization method of distributed energy storage system in microgrid ［J］. Journal of Huazhong University of Science and Technology （Natural Science Edition）， 2014 ， 42 （ 12 ）： 1 - 5 .

赵晓利 . 基于矩阵摄动理论的微电网稳定与优化控制研究［D］. 沈阳：东北大学， 2017 .

ZHAO Xiaoli . Research on stability-oriented optimal control for microgrid based on the matrix perturbation theory ［D］. Shenyang ： Northeastern University ， 2017 .

田艳军，彭飞，朱晓荣，等 . 直流微网储能单元的灵活类虚拟同步发电机控制［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 7 ）： 2316 - 2328 .

TIAN Yanjun ， PENG Fei ， ZHU Xiaorong ， et al . Flexible analogous virtual synchronous generator control for energy storage units in DC microgrid ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 7 ）： 2316 - 2328 .

郭力，冯怿彬，李霞林，等 . 直流微电网稳定性分析及阻尼控制方法研究［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 4 ）： 927 - 936 .

GUO Li ， FENG Yibin ， LI Xialin ， et al . Stability analysis and research of active damping method for DC microgrids ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 4 ）： 927 - 936 .

WANG Chengshan ， LI Yan ， PENG ke ， et al . Coordinated optimal design of inverter controllers in a micro-grid with multiple distributed generation units ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2679 - 2687 .

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