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近年來，隨著分布式能源概念的興起和應(yīng)用，新能源的配電技術(shù)也不斷發(fā)展和更新。光伏、風(fēng)電及燃料電池等分布式能源（Distribute Energy Resource, DER）能量輸出具有隨機(jī)性、不連續(xù)性，通過組成交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)或混合微電網(wǎng)的形式再實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，可減緩對主網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的影響。直流微電網(wǎng)以直流配電方式為主要電能傳輸分配方式，憑借其高可靠性、高效能和易擴(kuò)展的特點(diǎn)，在新能源電力網(wǎng)絡(luò)、航天系統(tǒng)及商業(yè)樓宇等獨(dú)立供電系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

直流微電網(wǎng)由于不存在交流微電網(wǎng)的無功補(bǔ)償、相位頻率的耦合控制問題，其能量的管理協(xié)調(diào)控制相對直觀清晰，利于微電網(wǎng)系統(tǒng)的容量擴(kuò)展，但直流微電網(wǎng)仍然有亟待解決的技術(shù)挑戰(zhàn)。隨著直流微電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，發(fā)電單元數(shù)量的不斷擴(kuò)充，線路參數(shù)的隨機(jī)性和發(fā)電單元自身參數(shù)的不一致性將越發(fā)顯著，由此引起的直流變換器的負(fù)載電流分配不均不利于各并聯(lián)單元的穩(wěn)定運(yùn)行，降低直流母線電壓品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致整個(gè)微電網(wǎng)無法正常運(yùn)行。因此，并網(wǎng)變換器間的負(fù)載功率分配問題是研究的熱點(diǎn)之一。

圖1 直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

針對這一問題，相關(guān)學(xué)者提出了多種均流控制策略以保障發(fā)電單元的能量分配平衡，按照管理控制形式主要可分為兩類：有互聯(lián)線的集中通信控制和無互聯(lián)線的分散自律控制。其中集中通信控制由管理控制中心向各變流器單元發(fā)出調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)發(fā)電能量的調(diào)控分配。這種控制策略對通信網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的依賴性，不僅增加了控制難度，系統(tǒng)的通信帶寬以及抗干擾能力也將直接影響變換器間的均流效果和微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

有學(xué)者為降低通信成本，提出基于低帶寬通信的直流微網(wǎng)變換器均流技術(shù)，通過雙環(huán)調(diào)整實(shí)現(xiàn)了下垂系數(shù)的動態(tài)調(diào)整。有學(xué)者針對直流微電網(wǎng)采用分層式控制結(jié)構(gòu)，通過與相鄰單元通信實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)均流目標(biāo)。

以上控制方法在降低通信網(wǎng)絡(luò)成本方面進(jìn)行了深入研究，但其均流效果仍依賴于通信網(wǎng)絡(luò)可靠性。分散自律控制指各發(fā)電單元根據(jù)本地變量實(shí)現(xiàn)能量輸出控制。這種方法結(jié)合直流變換器的工作特性曲線，大多采用下垂控制策略引入虛擬阻抗概念，在線路阻抗不可忽略時(shí)，以降低變換器出口電壓為代價(jià)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷功率的均衡分配。

有學(xué)者提出采用自適應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)均流目的，通過動態(tài)改變虛擬阻抗的方法調(diào)整直流變換器輸出阻抗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均流，該方法仍無法完全脫離通信手段。有學(xué)者以電壓變化率為信息載體，提出了一種適用于混合儲能系統(tǒng)的無互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)的功率分配策略。

由上可知，目前直流微電網(wǎng)的負(fù)載均流策略無論是集中控制還是分布式控制，大部分都依賴于系統(tǒng)級或者單元間通信。同時(shí)，雖然基于虛擬阻抗的下垂控制可以解決線路參數(shù)不一致的問題，但是卻造成了直流母線電壓的跌落，并且在無通信手段時(shí)均流效果不佳。線路阻抗和指令電壓不一致是導(dǎo)致并聯(lián)直流變換器輸出電流不均的主要原因，且負(fù)載阻抗的變動可能會加劇輸出功率不均衡程度。

圖2 直流變換器并聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)平臺

基于上述問題，北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院、北京科技大學(xué)自動化學(xué)院的研究人員提出一種提出了一種在無通信網(wǎng)絡(luò)或者通信實(shí)時(shí)性較低的場合下，基于主動電壓擾動的直流微電網(wǎng)均流控制策略，適用于線路阻抗參數(shù)已知、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已經(jīng)建成的直流微電網(wǎng)中。

該方法通過監(jiān)聽本地?cái)_動前后出口參數(shù)的變化獲取母線負(fù)載信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多臺直流變換器的均流目標(biāo)，無需各臺直流變換器通信。同時(shí)，通過補(bǔ)償線路阻抗引起的母線電壓跌落，提高直流母線上的電能質(zhì)量。本負(fù)載均流策略對于在直流微電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)功率分配，具備一定的指導(dǎo)意義。本方法針對阻性負(fù)載研究，有關(guān)負(fù)載性質(zhì)對本均流控制策略的影響，將在后續(xù)研究中深入分析。

相關(guān)研究成果已發(fā)表在2019年第24期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上，論文標(biāo)題為“一種基于主動電壓擾動的直流微網(wǎng)負(fù)載均流控制策略”，作者為佟子昂、武建文、馬速良、蔣原、羅曉武。