為滿足微電網(wǎng)數(shù)模混合仿真大功率和雙向功率流的需求,提出了一種直流型的大功率接口方法。首先研究并提出了一種適用于直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性改進(jìn)接口算法,試驗(yàn)驗(yàn)證了其具有更大的穩(wěn)定裕度;然后針對直流型數(shù)�；旌戏抡�,提出了基于H橋的雙向直流型大功率接口的模塊化設(shè)計(jì)方法,可同時滿足大容量和功率雙向流動的要求。針對同一等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真,加入所提接口的混合仿真與數(shù)字仿真的結(jié)果一致,驗(yàn)證了該大功率接口方法的有效性;設(shè)計(jì)基于模糊控制的能量管理策略的應(yīng)用場景并開展數(shù)�；旌戏抡嬖囼�(yàn),試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了直流型大功率接口及其構(gòu)成的混合仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能和在微電網(wǎng)中的適用性。 

【文章來源】：高電壓技術(shù). 2020,46(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

直流型改進(jìn)ITM接口算法Fig.1DC-typeimprovedITMinterfacealgorithm

dp()()RRRzRRR(3)由離散系統(tǒng)穩(wěn)定性條件|z|<1可得pdd2RRRRR(4)對比未改進(jìn)的電壓型ITM接口算法穩(wěn)定條件Rp>Rd[10]，且Rd>RdR/(2Rd+R)恒成立，表明改進(jìn)ITM算法穩(wěn)定裕度提高，其裕度與R有關(guān)，比如取R=Rd/4，則式(4)變?yōu)镽p>Rd/9，穩(wěn)定裕度提高較大。為驗(yàn)證直流型改進(jìn)ITM接口算法的穩(wěn)定性，開展了數(shù)模混合仿真試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)將在第3.1節(jié)詳細(xì)介紹，試驗(yàn)電路的參數(shù)如表1所示。圖2是驗(yàn)證改進(jìn)ITM接口算法穩(wěn)定性提高的試驗(yàn)波形，ud和up分別是混合仿真試驗(yàn)中功率接口的輸出電壓和輸出電流，udigi和idigi分別是對相同電路進(jìn)行純數(shù)字仿真的電壓和電流，并在失穩(wěn)前后對波形進(jìn)行局部放大。由于需要將數(shù)字仿真波形通過D-A模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號后才能用電壓探頭進(jìn)行測量，因此將udigi縮小了50倍，而idigi不縮放。最初混合仿真采用未改進(jìn)ITM接口算法運(yùn)行在穩(wěn)定條件下；t1時刻在數(shù)字仿真子系統(tǒng)中串聯(lián)一個附加電阻Ra=8，系統(tǒng)因不滿足傳統(tǒng)ITM算法穩(wěn)定條件而振蕩失穩(wěn)，考慮到試驗(yàn)安全，失穩(wěn)過程中將功率接口輸出電壓限幅為220V；t2時刻切換成改進(jìn)ITM算法，系統(tǒng)穩(wěn)定裕度增加，經(jīng)過短暫振蕩后重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。1.2雙向直流大功率接口設(shè)計(jì)微電網(wǎng)的數(shù)模混合仿真可包含多個大功率物理模擬設(shè)備，需要交互的功率量較大，同時由于可再生能源并網(wǎng)或蓄電池儲放能時會倒送功率回配電網(wǎng)，因此要求功率接口既要滿足大功率需求，又要能量雙向流動。由于Buck或Boost電路能量只能單向流動，因此本文基于H橋結(jié)構(gòu)?

PI控制器簡單可靠，穩(wěn)定性好，對直流系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無靜差控制，并且易于硬件實(shí)現(xiàn)。功率接口采用N級功率胞并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其控制脈沖序列采用180°/N載波移相PWM調(diào)制方式，成倍提高了等效開關(guān)頻率，可有效抑制直流電壓紋波，提高混合仿真準(zhǔn)確性。2軟件仿真驗(yàn)證為驗(yàn)證該大功率接口方法的有效性、功率接口的特性以及對環(huán)形直流微電網(wǎng)的適用性，首先采用了MATLAB/Simulink進(jìn)行了軟件仿真驗(yàn)證，并為開展數(shù)�；旌戏抡嬖囼�(yàn)奠定了一定基矗2.1功率接口輸出性能驗(yàn)證在MATLAB/Simulink中建立圖3所示直流型功率接口的仿真模型，其中N=3、Lf=5mH、Cf=20μF、開關(guān)頻率為5kHz。功率胞由400V的直流電壓源供電，功率接口額定輸出直流電壓為±200V。仿真時，僅給定功率接口的指令電壓信號，控制端口輸出電壓，通過指令電壓信號與輸出電壓的對比，驗(yàn)證功率接口本身的輸出性能。圖5所示分別為設(shè)置指令電壓信號為額定輸出、階躍和階梯波，其端口輸出電壓與指令電壓信號的對比波形。由圖5(b)可知，輸出電壓穩(wěn)態(tài)誤差在0.8V以內(nèi)，準(zhǔn)確性較好。輸出電壓可快速跟蹤圖4直流型功率接口控制策略Fig.4ControlstrategyoftheDC-typepowerinterface圖5功率接口多種波形輸出特性對比Fig.5Comparisonsofvariousoutputwaveformsofthepowerinterface指令電壓信號，動態(tài)性能較好，驗(yàn)證了該直流型功率接口設(shè)計(jì)和控制的有效性。2.2接口系統(tǒng)雙向功率流驗(yàn)證在驗(yàn)證了直流型功率接口輸出特性的基礎(chǔ)上，針對直流微電網(wǎng)的等值系統(tǒng)，采用直流型改進(jìn)ITM接口算法，進(jìn)行了混合仿真，以驗(yàn)證功率接口的雙向功率流的特性。選取的原系統(tǒng)和混合仿真系統(tǒng)如

【參考文獻(xiàn)】：
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