基于Matlab的直流配電系統(tǒng)分層均流控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于直流輸電并網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)域，尤其是一種基于Matlab的直流配電系統(tǒng)分層均流控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，直流配電系統(tǒng)越來越成為未來的發(fā)展趨勢。直流配電系統(tǒng)的特征是系統(tǒng)中的分布式電源、儲能裝置、負(fù)荷等均通過電力電子變換裝置連接至直流母線，直流母線再通過DC/AC逆變裝置連接至外部交流電網(wǎng)。與交流電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)有許多優(yōu)點。
[0003]I)越來越多的用電設(shè)備采用直流電，需將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，所有微處理器均需要采用直流方式供電，許多用電設(shè)備的內(nèi)部均工作于直流電源。
[0004]2)分布式發(fā)電產(chǎn)生直流電。
[0005]3)直流配電可促進(jìn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能。
[0006]4)先進(jìn)的逆變器和電力電子技術(shù)使直流電可更容易、更高效的變換為交流電和不同的電壓等級。
[0007]隨著可再生能源發(fā)電的發(fā)展及用戶對電能要求的不斷提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)同時面臨發(fā)電端與用電負(fù)荷的隨機(jī)性波動。傳統(tǒng)交流電網(wǎng)采用無功補(bǔ)償穩(wěn)定電壓，依靠交流斷路器實現(xiàn)潮流調(diào)整，已難以滿足可再生能源發(fā)電和負(fù)荷隨即波動性對電網(wǎng)快速反應(yīng)的要求。而直流電網(wǎng)中，DC/DC變換器換流器可以限制電壓波動；基于電力電子技術(shù)的直流斷路器可以ms級分?jǐn)嚯娏鳎浜线\行控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)潮流的快速調(diào)整。因此，建立直流電網(wǎng)，將可再生能源與傳統(tǒng)能源互聯(lián)是未來電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種直流配電系統(tǒng)中直流側(cè)的分層均流控制系統(tǒng)，目的在于使系統(tǒng)直流側(cè)中流過不同負(fù)載的電流近似相等，避免發(fā)生有的電源過載而有些電源輕載的狀況，從而達(dá)到合理適當(dāng)利用資源的目的。
[0009]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種基于Matlab的直流配電系統(tǒng)分層均流控制系統(tǒng)，包括兩DC/DC變換器、電流測量模塊、顯示模塊及負(fù)載，兩DC/DC變換器鏡像對稱設(shè)置，DC/DC變換器(I)的IL、U0、1接口連接Scopel模塊，DC/DC變換器2的IL、U0、1接口連接Sc0pe2模塊，Scopel模塊、Sc0pe2模塊分別顯示兩個DC/DC變換器內(nèi)部的電感電流IL、輸出電壓U0、以及負(fù)載電流1的波形圖，兩DC/DC變換器的UO接口分別通過數(shù)字濾波模塊連接負(fù)載電壓顯示模塊，兩DC/DC變換器的1接口分別通過數(shù)字濾波模塊連接負(fù)載電流顯示模塊，在DC/DC變換器(I)的電阻接口連接負(fù)載R(l)，在DC/DC變換器⑵的電阻接口連接負(fù)載R (2)，負(fù)載R(I)及負(fù)載R (2)均連接一電流測量模塊，電流測量模塊連接Scope3模塊，Scope3模塊顯示通訊線路電纜中的電流波形圖，DC/DC變換器(I)及DC/DC變換器(2)的1接口共同連接一元素求和模塊的輸入端，該元素求和模塊的輸出端連接增益模塊，增益模塊的輸出端分別連接DC/DC變換器(1)、DC/DC變換器(2)的通訊接口及Sc0pe3模塊。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0012]本發(fā)明圍繞直流配電系統(tǒng)，對其直流側(cè)的分層均流控制方法展開研究，具有較好的穩(wěn)定性、較快的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點，系統(tǒng)直流側(cè)中流過不同負(fù)載的電流近似相等，避免發(fā)生有的電源過載而有些電源輕載的狀況，從而達(dá)到合理適當(dāng)利用資源的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1為直流配電系統(tǒng)分層控制和負(fù)荷均流仿真模型；
[0014]圖2為DC/DC變換器的封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3為DC/DC變換器內(nèi)的限時啟動電路；
[0016]圖4為DC/DC變換器內(nèi)IGBT控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]—種基于Matlab的直流配電系統(tǒng)分層均流控制系統(tǒng)，包括兩DC/DC變換器、電流測量模塊、顯示模塊及負(fù)載，兩DC/DC變換器鏡像對稱設(shè)置，DC/DC變換器I的IL、UO、1接口連接Scopel模塊，DC/DC變換器2的IL、U0、1接口連接Sc0pe2模塊，Scopel模塊、Sc0pe2模塊分別顯示兩個DC/DC變換器內(nèi)部的電感電流IL、輸出電壓U0、以及負(fù)載電流1的波形圖。兩DC/DC變換器的UO接口分別通過數(shù)字濾波模塊連接負(fù)載電壓顯示模塊，兩DC/DC變換器的1接口分別通過數(shù)字濾波模塊連接負(fù)載電流顯示模塊。在DC/DC變換器I的電阻接口連接負(fù)載Rl，在DC/DC變換器2的電阻接口連接負(fù)載R2，負(fù)載Rl及負(fù)載R2均連接一電流測量模塊，電流測量模塊連接Scope3模塊，Scope3模塊顯示的是通訊線路電纜中的電流波形圖。DC/DC變換器I及DC/DC變換器2的1接口共同連接一元素求和模塊(Sum of Elements)的輸入端，該元素求和模塊的輸出端連接增益模塊(Gain)，增益模塊的輸出端分別連接DC/DC變換器1、DC/DC變換器2的通訊接口及Sc0pe3模塊。
[0019]本發(fā)明中采用了電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。DC/DC變換器的輸出電壓經(jīng)過分壓后，與給定參考電壓值Vref相比較，經(jīng)過PI控制器將電壓誤差放大，經(jīng)過補(bǔ)償處理后得到電流的參考值Iref，與采樣得到的線路電流進(jìn)行比較后，經(jīng)過PI控制器形成載波輸出信號，與三角波進(jìn)行比較后，形成對IGBT進(jìn)行控制的PffM信號，控制IGBT導(dǎo)通或關(guān)斷的信號。從而實現(xiàn)對雙向DC/DC系統(tǒng)的控制。
[0020]Droop法實現(xiàn)均流的主要手段就是利用電流反饋調(diào)節(jié)每個變換器的外特定斜率，使并聯(lián)變換器的輸出阻抗接近一致，從而達(dá)到輸出均流的目的。該Droop法設(shè)計了兩個750V輸出的并聯(lián)DC/DC變換器。控制電路中還采用了電壓電流雙閉環(huán)控制，電壓外環(huán)控制是用監(jiān)測到的電壓與參考電壓進(jìn)行比較，對監(jiān)測電壓進(jìn)行PI控制，產(chǎn)生電流參考值，電流內(nèi)環(huán)與電流參考值進(jìn)行比較，最終生成PWM控制信號。
[0021 ] 圖2是750VDC/DC變換器的封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，左下部分是一個Boost升壓電路，在這里600V電壓升至750V。IGBT控制器通過電壓電流雙閉環(huán)控制形成IGBT控制信號，控制IGBT的導(dǎo)通或關(guān)斷，其余為電壓源的外部接口。
[0022]圖3是一個限時啟動電路，其作用是為了減小電感啟動時的沖擊電流，以及切除電阻時的二次沖擊。在限流啟動電路start controller中，開關(guān)switch采用了自鎖，當(dāng)電壓第一次達(dá)到748V時變切除其帶有的負(fù)載，之后電壓如果降低到748V開關(guān)也不再動作，防止droop控制時出現(xiàn)振蕩。
[0023]圖4是IGBT控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，計算器偏移增益和下垂增益，通過公式Vref =Vo-d*I+k*I_avg得到參考電壓值Vraf，然后與測量電壓值比較產(chǎn)生一個電流參考值Iraf，再經(jīng)過PI控制器后形成載波信號，與三角波比較后最終生成IGBT控制信號。
[0024]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于Matlab的直流配電系統(tǒng)分層均流控制系統(tǒng)，其特征在于:包括兩DC/DC變換器、電流測量模塊、顯示模塊及負(fù)載，兩DC/DC變換器鏡像對稱設(shè)置，DC/DC變換器(I)的IL、UO、1接口連接Scopel模塊，DC/DC變換器2的IL、UO、1接口連接Scope2模塊，Scopel模塊、Scope2模塊分別顯示兩個DC/DC變換器內(nèi)部的電感電流IL、輸出電壓UO、以及負(fù)載電流1的波形圖，兩DC/DC變換器的UO接口分別通過數(shù)字濾波模塊連接負(fù)載電壓顯示模塊，兩DC/DC變換器的1接口分別通過數(shù)字濾波模塊連接負(fù)載電流顯示模塊，在DC/DC變換器⑴的電阻接口連接負(fù)載R(l)，在DC/DC變換器⑵的電阻接口連接負(fù)載R (2)，負(fù)載R(I)及負(fù)載R (2)均連接一電流測量模塊，電流測量模塊連接Sc0pe3模塊，Scope3模塊顯示通訊線路電纜中的電流波形圖，DC/DC變換器(I)及DC/DC變換器(2)的1接口共同連接一元素求和模塊的輸入端，該元素求和模塊的輸出端連接增益模塊，增益模塊的輸出端分別連接DC/DC變換器(1)、DC/DC變換器(2)的通訊接口及Sc0pe3模塊。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流配電系統(tǒng)中直流側(cè)的分層均流控制系統(tǒng)，包括兩DC/DC變換器、電流測量模塊、顯示模塊及負(fù)載，兩DC/DC變換器鏡像對稱設(shè)置，DC/DC變換器(1)及DC/DC變換器(2)的I0接口共同連接一元素求和模塊的輸入端，該元素求和模塊的輸出端連接增益模塊，增益模塊的輸出端分別連接DC/DC變換器(1)、DC/DC變換器(2)的通訊接口及Scope3模塊。本發(fā)明使系統(tǒng)直流側(cè)中流過不同負(fù)載的電流近似相等，避免發(fā)生有的電源過載而有些電源輕載的狀況，從而達(dá)到合理適當(dāng)利用資源的目的。
【IPC分類】H02J1/10
【公開號】CN105071374
【申請?zhí)枴緾N201510504411
【發(fā)明人】王欣未
【申請人】國網(wǎng)天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月17日