Local Coordinated Voltage Control of Two-terminal DC Distribution Network Based on Voltage Compensation

WANG Qianggang; SONG Jiahang; LIAO Jianquan; ZHOU Niancheng; XU Xiaolong

doi:10.7500/AEPS20230818003

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Local Coordinated Voltage Control of Two-terminal DC Distribution Network Based on Voltage Compensation

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Local Coordinated Voltage Control of Two-terminal DC Distribution Network Based on Voltage Compensation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 7, Pages: 277-287(2024)
- 作者机构：
  
  1.输变电装备技术全国重点实验室（重庆大学），重庆市 400044
  2.四川大学电气工程学院，四川省成都市 610065
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077017)
- DOI：10.7500/AEPS20230818003
  CLC：
- Received：18 August 2023，
  
  Revised：2023-12-13，
  
  Published Online：07 February 2024，
  
  Published：10 April 2024
- 稿件说明：
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王强钢,宋佳航,廖建权等.基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制[J].电力系统自动化,2024,48(7):277-287.

WANG Qianggang,SONG Jiahang,LIAO Jianquan,et al.Local Coordinated Voltage Control of Two-terminal DC Distribution Network Based on Voltage Compensation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(7):277-287.
王强钢,宋佳航,廖建权等.基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制[J].电力系统自动化,2024,48(7):277-287. DOI： 10.7500/AEPS20230818003.

WANG Qianggang,SONG Jiahang,LIAO Jianquan,et al.Local Coordinated Voltage Control of Two-terminal DC Distribution Network Based on Voltage Compensation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(7):277-287. DOI： 10.7500/AEPS20230818003.

摘要

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构，可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而，负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大，可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限，影响直流负荷的正常运行。文中基于电压源型换流器(VSC)外环电压控制，考虑中线电压补偿，提出基于电压补偿等效模型的直流配电网电压偏差及不平衡度联合抑制策略，实现直流配电网电压就地协调控制。首先，建立双端直流配电网潮流模型，将VSC电压下垂控制引入潮流模型，分析不同控制策略下的电压偏差和不平衡度的特性。其次，在此基础上，以电压最低点为分点获得双端电源供电回路压降的简化等效模型，并利用最小二乘法实现等效阻抗参数辨识，构建双端直流配电网的电压补偿等效模型。以参数辨识结果作为电压外环控制输入，提出考虑中线电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制策略。最后，在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型，验证了双端直流配电网潮流模型的正确性和控制策略的有效性。

Abstract

Two-terminal DC distribution networks are a type of network structure powered by two-terminal power sources

providing a more stable and reliable supply voltage for DC loads. However

power fluctuations and unbalanced loads increase the voltage drop on the line

which may lead to the voltage deviation and imbalance index of DC loads exceeding the limit

obstructing the normal operation of DC loads. Based on the outer-loop voltage control of the voltage source converter (VSC)

and considering the neutral line voltage compensation

this paper proposes a joint suppression strategy for the voltage deviation and imbalance of DC distribution network based on the voltage compensation equivalent model

to realize the local coordinated voltage control of DC distribution network. First

the paper establishes a power flow model of the two-terminal DC distribution network

introduces the VSC voltage droop control into the model

and analyzes the characteristics of voltage deviation and imbalance under different control strategies. Then

on this basis

a simplified equivalent model of voltage drop in the two-terminal power supply circuit is obtained by taking the lowest voltage point as the dividing point

and the least square method is used to identify the equivalent impedance parameters

constructing the voltage compensation equivalent model of two-terminal DC distribution network. Taking the parameter identification results as the voltage outer-loop control input

a local coordinated voltage control strategy for two-terminal DC distribution networks considering the neutral line voltage compensation is proposed. Finally

a simulation model is built in the MATLAB/Simulink to verify the correctness of the power flow models of the two-terminal DC distribution network and the effectiveness of the control strategy.

关键词

Keywords

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