(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211279639.9 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 国网四川省电力公司 地址 610041 四川省成 都市中国 （四川） 自 由贸易试验区成都高新区蜀绣西路 366号 申请人 四川省新型电力系统研究院有限公 司　 国网四川省电力公司经济技 术研究 院 (72)发明人 李响　明自强　范荣全　杜新伟　 曾文慧　韩宇奇　马瑞光　陈玮　 廖建权　王渝红　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 唐邦英(51)Int.Cl. H02J 3/26(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/24(2006.01) (54)发明名称 一种全光伏直流电网方式下电压平衡器的 协调控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种全光伏直流电网方式下 电压平衡器的协调控制方法， 通过首先构建集成 电压平衡器的径向多节点双极全光伏直流组网 的结构并提出线路电阻、 负载电阻和开关占空比 对直流母线电流影 响的数学模型； 分析电压平衡 器的动态方程， 构造基于一致性算法的二次控 制； 综合一级控制和二级控制提出来利用电压平 衡器来调控不平 衡电压的模量一致性协调控制； 多节点双极全光伏直流组网根据所提出来的模 量一致性控制策略， 完成对正负极不平衡电压的 调控。 使得多节点双极全光伏 直流组网系统安全 稳定运行。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115513975 A 2022.12.23 CN 115513975 A 1.一种集成有电压平衡 器的全光伏直 流组网， 其特 征在于， 包括： 第一电压平衡器、 变压电路与多个光伏节点； 所述变压电路包括AD ‑DC变换器与变压 器； 所述第一电压平衡器的一端连接所述变压电路， 其正极接口、 负极接口均与电路正极、 电路负极连接， 且 还连接有中性母线； 所述光伏节点依次排列在所述第 一电压平衡器到所述电路正极与电路负极的通路上； 任一所述光伏节 点包括光伏阵列、 D C‑DC变换器与第二电压平衡器， 所述第二电压平衡器均 与所述电路正极、 电路负极与中性母线连接 。 2.一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 包括上述权利要求1所述的一 种集成有电压平衡 器的全光伏直 流组网， 还 包括步骤： S1： 构建由线路中集成有电压平衡器的径向多节点双极全光伏直流组网的线路电阻、 负载电阻和 开关占空比对径向多节点双极全光伏直流组网中组网母线电流影响的数学模 型； S2： 构建一次控制模型， 并在一所述次控制模型的基础上构造基于一致性算法的二次 控制模型； S3： 综合所述一次控制模型与所述二次控制模型的结构， 构造光伏经电压平衡器直流 组网方式的电压模量 一致性协调控制； 其中， 由线路电阻、 负载电阻对直 流母线电流影响的数 学模型为 不平衡电流模型。 3.根据权利要求2所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 在上述 步骤S1中， 所述 不平衡电流模型的构建方式为： 其中， uref是双极全光伏直流组网母线电压额定值； Ipx、 Inx和Ipy、 Iny分别是双极全光伏 直流组网母线节点x和节点y的正、 负极电流； rx和ry分别是双 极全光伏直流组网母线节点x 和节点y的线路电阻； Rp和Rn分别是双 极全光伏直流组网母线节点x和节点y之间的正、 负极 负载电阻； D是电压平衡 器开关的占空比。 4.根据权利要求3所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 在上述 步骤S1中， 所述由开关占空比相等的电压平衡 器来进行控制的平均数 学模型为： 其中， iL是电压平衡器中通过电感的输入电流， iN是电压平衡器中电感输出电流同时也 是中性线电流， C分别是正、 负极电容， d1是互补开关的占空比， L是电压平衡器中的电感， udc 是母线的电压 差， un为负极电压 。 5.根据权利要求4所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 所述一权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115513975 A 2次控制模 型为电压与电流双闭环结构， 其中外环 为电压环路， 内环为电流环路； 所述一次控 制模型还 包括变换器， 所述电压环路与电流环路分别与所述变换器连通； 在所述外环中， 所述电压环路的输入为正电压误差与负电压误差， 经过PI控制后获得 电压平衡 器的当前电压参 考值； 在所述内环中， 所述电流环路的输入为电流信号与无信号， 经过PI控制后获得变换器 的占空比。 6.根据权利要求5所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 所述二 次控制模型为分布式控制模型， 包括网络通信单元以及与所述网络通信单元连接的所述一 次控制模型； 所述网络通信单 元为稀疏网络通信， 其用于传递相邻节点的电压、 电流 等电路信息； 相邻节点的电路信 息通过一致性算法运算后传输到所述一 次控制模型中， 所述二 次控 制模型通过接收到的数据信息交换来进行共识控制。 7.根据权利要求6所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 在所述 二次控制模型中， 模量变换T表示从正负极电压变换成模量电压的过程； 模量变换T‑1表示从 模量电压变换成正负极电压的过程， 即模量变换T的逆过程。 8.根据权利要求7所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 综合所 述一次控制模型与二次控制模型， 应用稀疏网络进行通信实现多个电压平衡器的控制功 能， 根据平均一致性算法， 第i个电压平衡器的正、 负直流母线的平均电压的数学模型表示 如下： 其中， 式中， u1i和u0i分别是第i个电压平 衡器的差模和共模直流母线电压， 节点i和节点 j根据一致算法通过稀疏网络连接， uavg_1i， uavg_1j， uavg_0i和uavg_0j分别是第i和第j个电压平 衡器的差模和共 模直流母线的平均输出电压 。 9.根据权利要求8所述的一种应用于电压平衡器的协调控制方法， 其特征在于， 根据 所 述一次控制模型与二次控制模型的综合结果， 构 造光伏经电压平衡器直流组网方式的电压 模量一致性协调控制； 根据所述电压模量 一致性协调控制对正、 负极不平衡电压实现调控； 其中， 所述二 次控制模型将根据相邻分布式发电的状态信 息调节共模和差模直流母线 的平均输出电压， 得到直流母线参考电压uref与正负直流母线平均电压uavg_1i和uavg_0i之间 的误差， 同时通过PI控制器生成正负直 流母线电压的校正 值如下： 其中， u1i*和u0i*分别为差模和共模直流母线电压校正值， kP1i， kP0i， kI1i,和kI0i分别为节 点i处二次控制系统中PI控制器的差模和共 模比例系数和积分系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115513975 A 3