直流母线信号法优化方案

直流母线信号法将下垂控制法与电压水平信号法相结合，克服了两者的缺陷。具体做法是：通过电压水平信号法实现了多个状态下电源的调度；结合下垂控制法设置性质相同的电源具有相同的电压阈值，实现系统每进入一个状态可以引入多个电源上线工作，引入的多个电源平均分配能量以提供不足的负载功率。直流母线信号法的控制原理如图4-8所示。这种控制方法与电压水平信号法类似，不同的是电源是以组的形式而非单个的形式被调度。相对于电压水平信号法，它具有以下优点：①构成系统的电源数目可以进一步增加；②通过指定新的电源运行于已有的电压阈值，可以很容易地加入新的电源。这种控制方法适用于大规模的可再生能源系统。

图4-8 直流母线信号法的控制原理图

下面以图4-9所示系统为例说明直流母线信号法工作原理。S1为光伏电池，S2为蓄电池，S3为燃料电池。为了充分利用能源，节约成本，光伏电池最优先使用，其次为蓄电池，最后使用燃料电池，这是电源使用的优先级。负载端三个不同的负载随机启动。

图4-9 DBS系统结构

现设定S1的工作电压阈值为U_1ref，最大能提供的功率为P_S1；S2的充电电压阈值为U_2ref，放电电压阈值为U_3ref，最大放电功率为P_S2；S3的工作电压为U_4ref，最大提供功率为P_S3。根据优先级不同，有U_1ref＞U_2ref＞U_3ref＞U_4ref。在母线电压高于它们的阈值之前，电源变换器保持关断（不包括蓄电池充电情况），一旦低于阈值，变换器开始工作。负载1吸收的功率为P_L1，负载2吸收的功率为P_L2，负载3吸收功率为P_L3。

当只有负载1启动的情况下，假定P_L1＜P_S1，则S1工作，一方面S1稳定电压给负载供能，母线电压被稳定在U_1ref。另一方面，如果蓄电池没有充满电，则S1以最大功率输出，多余的能量给蓄电池充电，此时母线电压稳定在U_2ref；如果蓄电池已经充满电，则S1只恒压供电，母线电压稳定在U_1ref。

当负载2也启动时，假定P_L2+P_L1＞P_S1，由于S1功率不够，它以最大功率P_S1输出能量。母线电压会下降，当下降到U_3ref时，蓄电池开始放电，如果P_S1+P_S2≥P_L1+P_L2，则电压稳定在U_3ref，蓄电池工作在放电模式。如果这种工作模式持续时间过长蓄电池电量不足，为保护蓄电池寿命，会关闭蓄电池。(www.xing528.com)

当负载3也启动，假定P_L1+P_L2+P_L3＞P_S1+P_S2，则S1和S2都以最大功率放电，母线电压下降到U_4ref，燃料电池S3启动为系统供电，母线电压最终稳定在U_4ref。如果燃料电池以最大功率输出时，仍不能满足负载功率，就认为是过载，需要卸掉某些负载。

当某时刻关闭一个负载时，母线电压会上升，超过U_4ref后，关闭S3。如果负载继续减轻，关闭蓄电池放电模式。如此系统循环工作。

系统从一种状态转到另一种状态时，也就是当负载加重，母线电压下降为

U_1ref一般设为系统工作的上限额定电压，U_nref的设定应满足

U_nref≤U_（n-1）ref-U_dn-U_e （4-8）

式中，U_（n-1）ref为上一个变换器工作阈值；U_dn为Sn供电时母线电压下垂的最大值；U_e为电压检测误差和母线电压的波动。