[0001] 本发明涉及微源互联供电及控制技术领域，特别是一种无储能型光柴直流微电网母线电压支撑方法、终端设备。

[0002] 由光伏发电与储能系统、柴油发电机组成的直流微电网为如今传统化石能源短缺与环境污染问题提供可靠的解决方案。尤其在偏远地区，光‑柴‑储直流微电网因其可靠性高、控制简单(相较于交流微电网)等优点受到广泛应用。现有的光‑柴‑储直流微电网将光伏工作于MPPT模式以获取做大效益，柴油发电机作为电流源补充系统输出功率缺额，储能电池作为电压源建立母线电压并利用储能充放电特性保持系统功率平衡。但当储能电池SOC出现过高无法继续充电或者SOC过低甚至损坏而无法维持母线电压的情况，此时光伏模块与柴发模块如果继续保持常规控制方式，将导致母线电压失稳，光伏模块和柴发模块单向源的特性将导致系统功率不平衡，严重情况下会导致变换器出现损坏，系统解列。

[0003] 因此需要一种针对无储能场景下光柴直流微电网稳定运行的控制系统，包括光柴并联下垂系统以及应对系统投切负载时母线电压剧烈变化的快速补偿方法，一方面保证系统的稳定运行，另一方面保证光伏效益最大化。

[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 实施例1

[0035] 如图1所示，本发明实施例基于虚拟功率的无储能光柴直流微电网下垂控制系统与母线电压补偿方法，光伏板经DC/DC变换器接入直流母线，柴油发电机经不可控整流与DC/DC变换器接入直流母线。光伏模块与柴发模块(柴油发电机)均在电压电流双闭环控制的基础上引入下垂系统，为提升光伏模块在系统中的出力占比保持光伏效益最大化，对其引入虚拟功率，同时为提升光柴系统在投切负载时对母线电压的主动支撑能力，两者均引入了母线电压补偿控制，提升系统在负荷冲击下的稳定性。

[0036] 图1为本发明实施例基于虚拟功率的无储能光柴直流微电网下垂控制系统与母线电压补偿方法的流程图，具体操作步骤包括：

[0037] 将采样得到的母线电压ubus分别乘以采样得到光伏与柴发模块输出电流io_pv，io_dg得到光伏与柴发模块输出功率po_pv，po_dg，经过光伏模块与柴发模块下垂系统得到母线电压的参考值Upv，Udg，将po_pv，po_dg代入光伏模块与柴发模块的功率‑电压下垂曲线表达式，得到母线电压的参考值Upv，Udg，再加上母线电压补偿量ucpv，ucdg，得到光伏与柴发模块电压外环给定值Uref_pv，Uref_dg，将光伏模块和柴发模块电压外环给定值Uref_pv，Uref_dg分别与采样得到的ubus做差，得到电压偏差信号Δupv，Δudg，再经过电压外环PI控制器Gcv_pv，Gcv_dg得到光伏模块和柴发模块电流内环给定值Iref_pv，Iref_dg，其中 将光伏模块和柴发模块电流内环给定
值Iref_pv，Iref_dg与采样得到的光伏模块输出电流io_pv，柴发模块输入电流iin_dg做差，得到电流偏差信号Δipv，Δidg，再经过电流内环PI控制器Gci_pv，Gci_dg得到光伏模块和柴发模块PWM调制信号其中

[0038] 如图2所示，本发明实施例基于虚拟功率的光柴下垂系统在常规下垂控制方法(如李霞林、郭力、王成山等于《高电压技术》2016年第1期2‑17页刊发的《直流微电网关键技术研究综述》中的下垂控制方法)的基础上额外引入虚拟功率，通过虚拟功率提升光伏模块电压‑功率下垂曲线的功率上限，不考虑线路阻抗，光伏模块与柴发模块出力占比由常规下垂曲线中的kdg:kpv，变为 大大提高了光伏模块在系统中的出力占比，其中kpv＝(V0‑V1)/‑Ppv，kdg＝(V0‑V1)/‑Pdg， 其中V0、V1为母线电压额定值与下限，a>>1，从而实现光伏模块效益最大化。

[0039] 如图3所示，本发明实施例的母线电压补偿方法控制框图，具体实施步骤如下：计算光伏模块和柴发模块在投切负载时母线电压的高频分量um：将采样得到的母线电压信号ubus经过高通滤波器H(s)得到母线电压高频分量um，其中 其中ωC为高通滤波器的截止频率，将采样得到的母线电压ubus，与采样得到的光伏模块与柴发模块输出电流io_pv，io_dg分别相乘，得到光伏模块与柴发模块输出功率po_pv，po_dg，设定稳态时母线电压高频分量的下限为x1，上限为x2，将母线电压高频分量um与光伏模块、柴发模块的母线电压控制参考值Uref_pv，Uref_dg与母线实际值ubus的差Δupv，Δudg经过光伏模块与柴发模块各自的电压判断函数npv(um,Δu)，ndg(um,Δu)，对于光伏模块，当um0&&Δupv<0，系统处于投入负载第二阶段，补偿系数mpv＝npv2(Ppv‑po_pv)，其中npv2为投入负载第二阶段系数常量，当um>x2&&Δupv>0，系统处于切除负载第一阶段，补偿系数mpv＝npv3po_pv，其中npv3为切除负载第一阶段系数常量，当um<0&&Δupv>0，系统处于切除负载第二阶段，补偿系数mpv＝npv4po_pv，其中npv4为切除负载第二阶段系数常量，对于柴发模块当um0&&Δudg<0，系统处于投入负载第二阶段，补偿系数mdg＝ndg2(Pdg‑po_dg)，其中ndg2为投入负载第二阶段系数常量，当um>x2&&Δudg>0，系统处于切除负载第一阶段，补偿系数mdg＝ndg3po_dg，其中ndg3为切除负载第一阶段系数常量，当um<0&&Δudg>0，系统处于切除负载第二阶段，补偿系数mdg＝ndg4po_dg，其中npv4为切除负载第二阶段系数常量；当光伏模块与柴发模块进入补偿后，则将此时的补偿系数mpv，mdg进行锁存，保持此时的补偿系数不变，直至母线电压高频分量恢复到阈值范围内稳定一段周期，同时将母线电压高频分量um分别乘以光伏模块补偿系数mpv与柴发模块补偿系数mdg，形成母线电压补偿分量ucpv，ucdg，分别叠加于光伏模块与柴发模块控制系统的电压外环进行补偿。

[0040] 如图4所示，本发明实施例基于虚拟功率的无储能光柴直流微电网下垂控制系统与母线电压补偿方法主要仿真波形图。光伏系统总功率为6kW，柴发系统总功率为10kW，光伏变换器与柴发变换器工作在基于虚拟功率的下垂系统，如图4中的(a)所示，在0.8s前系统负载功率8kW，0.8s投入负载8kW，可见采用虚拟功率的下垂系统后，光伏出力基本稳定在接近极限功率，保证了系统在不同负载工况下，光伏系统的最大利用率；当系统未采用母线电压补偿方法，如图4中的(b)所示，母线电压在0.8s投入负载时跌落16V，加入母线电压补偿方法后，母线电压跌落缩小至9V，可见采用母线电压补偿后，系统母线电压得到较好的支撑，系统稳定性大大提升。

[0041] 实施例2

[0042] 本发明实施例2提供一种对应上述实施例1的终端设备，终端设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行上述实施例的方法。

[0043] 本实施例的终端设备包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序；处理器执行存储器上的计算机程序，以实现上述实施例1方法的步骤。

[0044] 在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non‑volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

[0045] 在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器，在此不做限定。

[0046] 实施例3

[0047] 本发明实施例3提供了一种对应上述实施例1的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令。计算机程序/指令被处理器执行时，实现上述实施例1方法的步骤。

[0048] 计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。

[0049] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

[0050] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0051] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0052] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

[0053] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。