基于通信網絡的直流微網分布式協同控制

楊燕華， 曼蘇樂

(上海交通大學 電氣工程系，上海 200240)

0 引 言

與交流微網相比，直流微網能夠通過減少DC/AC變換過程來降低功率損耗，提高效率，而且不需要考慮同步頻率和無功控制[1]。在直流微網中，一些控制策略常用于實現系統性能，如下垂控制[2-3]、協同控制[4-5]。傳統的下垂控制很難同時實現精確的功率平衡和較低的電壓偏差。而協同控制則通過系統中各個節點間的信息交換來優化控制參數提高系統性能。協同控制通常可以分為集中式控制和分布式控制[6-7]。集中式控制能夠提供對整個系統的精確操作和調控，但是通信網絡復雜，可靠性低，單個節點的故障會影響到整個系統的穩定性。分布式控制方案的通信網絡更簡單，系統具有更高的可靠性和可拓展性。

為了提高對直流微網系統的控制性能，考慮通信延時對協同控制性能的影響，本文提出了一種基于通信網絡的分布式協同控制方案。

1 系統描述

1.1 微網結構

光伏(PV)發電以直流電壓源的形式提供能量，直流負載作為系統中的主要負載，其結構如圖1所示。

圖1 直流微網的結構

DC/DC Buck變換器連接PV發電器與直流母線，并控制直流母線電壓。各個節點之間通過通信網絡進行信息交換，用于協同控制。

1.2 通信網絡

在通信網絡中，通信延時的存在必然會影響到系統的穩定性和控制的性能。假設控制器的比特率和傳輸的數據長度分別為I和L，則每一個節點的最大傳輸頻率fs=I/L。如果通信頻率為fc，則對應的通信延時T=1/fc，傳遞函數Gd如式(1)所示。……