多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略

谢路耀; 温会明; 张有兵; 魏春; 陈怡; 朱凯

doi:10.7500/AEPS20220104006

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多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略
- Coordinated Power Control Strategy for Parallel System with Multiple Virtual DC Machines
- 电力系统自动化 2022年46卷第23期页码：134-143
- 作者机构：
  
  1.浙江工业大学信息工程学院,浙江省杭州市 310023
  2.浙江工业大学之江学院,浙江省绍兴市 312030
  3.浙江日风电气股份有限公司,浙江省杭州市 311121
- 作者简介：
  
  谢路耀(1984—)，男，博士，讲师，主要研究方向：新能源发电技术、储能技术、交直流微电网技术、电能质量治理技术、大功率中压多电平变流技术。E-mail：xieluyao@zjut.edu.cn
  温会明(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：虚拟直流电机。E-mail：hcwhm123@163.com
  张有兵(1971—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：智能电网、电能质量监测与控制、分布式发电及新能源优化控制、电力通信、柔性输配电技术。E-mail：youbingzhang@zjut.edu.cn
- 基金信息：
  
  浙江省基础公益研究计划资助项目(LGG20E070004)
- DOI：10.7500/AEPS20220104006
  中图分类号：
- 收稿：2022-01-04，
  
  修回：2022-05-06，
  
  网络出版：2022-11-11，
  
  纸质出版：2022-12-10
- 稿件说明：
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谢路耀,温会明,张有兵等.多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略[J].电力系统自动化,2022,46(23):134-143.

XIE Luyao,WEN Huiming,ZHANG Youbing,et al.Coordinated Power Control Strategy for Parallel System with Multiple Virtual DC Machines[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):134-143.
谢路耀,温会明,张有兵等.多虚拟直流电机并联系统的功率协调控制策略[J].电力系统自动化,2022,46(23):134-143. DOI： 10.7500/AEPS20220104006.

XIE Luyao,WEN Huiming,ZHANG Youbing,et al.Coordinated Power Control Strategy for Parallel System with Multiple Virtual DC Machines[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):134-143. DOI： 10.7500/AEPS20220104006.

摘要

在直流微电网功率变换系统(PCS)的控制方法中，虚拟直流电机(VDCM)控制具有为系统提供额外惯性和阻尼支撑的优势，但多机并联系统的功率协调分配控制问题尚待深入研究。文中提出一种基于VDCM的多层协同控制策略，能够实现多VDCM总输出功率的高、低频分量解耦和按需分配。首先，详细分析了VDCM控制策略下单机系统的运行特性，将其等效为一个含延迟环节的可控电压源，同时引入电压电流双环控制器改善了传统单电流环VDCM控制性能受制于电枢电阻参数的问题。其次，给出了一种三层级VDCM功率协调分配控制策略，实现了多VDCM总输出功率的高、低频分量解耦和按需分配。最后，给出了多层协同控制框架下各控制层参数的优化设计方法和步骤。基于MATLAB/Simulink仿真平台和dSPACE实验平台的双机并联系统的测试结果表明，所提方法具有较好的功率协调分配性能。

Abstract

In the control methods for power conversion system (PCS) of DC microgrid

the virtual DC machine (VDCM) control has the advantage of providing additional inertia and damping support for the system

but the power coordination and distribution control problem of multi-machine parallel system needs to be further studied. In this paper

a multi-level cooperative control strategy based on VDCM is proposed

which can decouple the high- and low-frequency components of the total output power of multiple VDCMs and allocate them on demand. Firstly

the operation characteristics of a single-machine system under VDCM control strategy are analyzed in detail

which is equivalent to a controllable voltage source with delay link. At the same time

a voltage-current double-loop controller improves the problem that the traditional single-current-loop VDCM control performance is restricted by armature resistance parameters. Secondly

a three-level coordinated power allocation control strategy for VDCMs is proposed

which realizes the decoupling of high- and low-frequency components of the total output power of multiple VDCMs and the on-demand allocation. Finally

the optimization design method and steps of the parameters of each control layer under the multi-layer cooperative control framework are given. The test results of a two-machine parallel system based on MATLAB/Simulink simulation platform and dSPACE experimental platform show that the proposed method has better power coordination and distribution performance.

关键词

Keywords

references

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