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摘要：提供了使用虚拟阻抗频率下垂控制的DC网络中的功率共享技术。在一个方面，一种用于具有连接到至少一个负载的多个电能产生源的DC网络中的功率共享的方法包括以下步骤：在每个电能产生源处：生成可控DC电压；在DC电压的顶部叠加可控AC信号；使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号；并且使用调节的AC信号确定期望的DC电压输出。然后可以调节DC电压以匹配所需的直流电压输出。还提供了用于DC网络中的功率共享的系统。
图1示出根据本发明实施例的示例性直流(DC)网络的框图 技术领域 本发明涉及功率共享，并且更具体地涉及用于通过在DC电压的顶部叠加小的交流(AC)电压来使用虚拟阻抗频率下垂控制的直流(DC)网络中的功率共享技术 背景技术 目前，供应给最终用户的大部分电能作为交流电或AC来传输。其历史原因在于：在电网的早期，没有电力电子设备，交流电的主要优点之一是它可以很容易地转换为高电压进行传输(减少损耗)，然后再转换为为最终用户提供低电压(以提高安全性)。 然而，整个能源行业正在开始使用直流(DC)网络而不是AC网络。有许多有力的论据支持这一点：今天的电力电子技术意味着AC的原有优势不再相关;在很高的电压下，直流输电实际上比交流输电更有效;并且在低电压下，DC网络更容易维护并且具有更少的问题(例如，没有谐波)。 然而，也许支持DC网络的最重要的论点是大多数最终用户负载和源实际上已经是基于DC的。目前通常采用本地产生的直流电(例如来自光伏电池板)并使用逆变器将其转换为交流电。然而，大多数情况下，最终用户设备中的电源将其接收的交流电转换回直流电。参见例如Singh等人的“ 直流微电网与地方电力的属性”，IEEE Spectrum(2014年2月发布)。 与此同时，整个能源行业存在大的趋势朝向分布式网络和微电网发展。通常，微电网已经使用柴油发电机等来源来产生交流电。越来越多的这些应用发现使用可再生能源(例如太阳能)和能量储存的组合来提供其能量需求是成本有效的。这些来源更适合于DC。 然而，DC网络的操作中的一个挑战是确保在源之间存在适当的功率共享。即，许多微电网将有多个电池(或发电站点)。如果它们与它们提供的负载处于不同的距离(即，不同的阻抗)，则由于电网络的性质，将会有不同的电源提供不均匀的功率量。例如，如果第一源和第二源分别与负载具有距离L1和L2，并且L2>L1，则由于到负载的距离更大/阻抗更大，从第一源将需要更多的功率提取到为负载供电。 如果电源之间的功率分配未被解决，则可能的风险/缺点包括：微电网的稳定性降低;能量存储装置的不均匀放电(和充电);能量存储或分布式发电设备老化和更换率较高;和不可预测的资产更换时间表。 如在Schiffer等人的“ 用于微电网中的无功分享的基于共识的分布式电压控制”，European Control Conference(ECC)第13版第1299-1305页，法国斯特拉斯堡(2014年6月)，DC微电网中的有功功率共享问题在某些方面类似于AC微电网中的无功功率共享问题。然而，大多数现有方法使用外部通信基础设施，其可能是昂贵的并且可能引入漏洞和复杂性。 因此，强烈需要稳定，简单的解决方案来确保DC网络中的多个能量源之间的平衡的功率共享。 发明内容 本文提供了用于通过在DC电压的顶部叠加小的交流(AC)电压来使用虚拟阻抗频率下垂控制来在直流(DC)网络中进行功率共享的技术。在本发明的一个方面中，提供了一种用于具有连接到至少一个负载的多个电能产生源的DC网络中的功率共享的方法。该方法包括以下步骤：在每个电能产生源处：产生可控DC电压;在DC电压的顶部叠加可控交流(AC)信号;使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号;并且使用调节的AC信号确定期望的DC电压输出。然后可以调节直流电压以匹配所需的直流电压输出。 在本发明的另一方面中，提供了一种用于DC网络中的功率共享的系统。该系统包括：连接到至少一个负载的多个电能产生源。每个电能产生源包括：控制器，配置为控制由电能产生源生成的DC电压，通过电能产生源控制叠加在DC电压之上的AC信号，并且使用虚拟阻抗频率下垂控制调节AC信号;以及处理器装置，用于使用调节的AC信号来确定期望的DC电压输出。 通过参考以下详细描述和附图，将获得对本发明的更完整的理解以及本发明的进一步的特征和优点。
图2示出根据本发明实施例的用于DC网络(诸如图1中的DC网络)中的功率共享的示例性方法的图;
图3示出根据本发明的实施例的确保DC微电网系统中精确的功率共享的本分布式方法的示例性实现的框图;和
图4示出根据本发明实施例的用于执行这里给出的一个或多个方法的示例性装置的图。 发明要点简析： 1 .一种用于在具有连接到至少一个负载的多个电能产生源的直流(DC)网络中的功率共享的方法，所述方法包括以下步骤：在每个电能产生源处： 产生可控DC电压; 在DC电压的顶部叠加可控交流(AC)信号; 使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号;和 使用调节的AC信号确定期望的DC电压输出。 2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤： 调节DC电压以匹配所需的DC电压输出。 3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤： 以迭代方式执行生成，叠加，调节和确定步骤。 4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电能产生源中的至少一个包括电池。 5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个负载选自由电力电子设备，太阳能电池板，电池，消费者电器及其组合组成的组。 6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个负载连接在离所述每一个电能产生源的任意距离处。 7 .根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个负载连接在距所述电能产生源之一的距离L1处并且距离所述电能产生源中的另一个的距离L2处连接，其中L1不同于L2。 8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤： 感测本地AC信号电流和电压输出;和 使用本地AC信号电流和电压输出通过虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号。 9.根据权利要求1所述的方法，其中所述期望的DC电压输出基于预定的功率分配标准。 10.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤： 通过缩放AC信号来计算参考DC电流。 11 .根据权利要求1所述的方法，其中每个所述电能产生源包括控制器，所述方法还包括以下步骤： 使用控制器调节DC电压和AC信号。 12.根据权利要求1所述的方法，其中每个所述电能产生源包括电压和电流传感器，所述方法还包括以下步骤： 使用所述电压和电流传感器确定所述DC电压和所述AC信号的输出。 13.一种用于DC网络中的功率共享的系统，所述系统包括： 连接到至少一个负载的多个电能产生源，其中每个电能产生源包括：控制器，配置为控制由电能产生源生成的DC电压，通过电能产生源控制叠加在DC电压的顶部上的AC信号，并且使用虚拟阻抗频率下垂控制来调节AC信号;和 处理器设备，用于使用调节的AC信号来确定期望的DC电压输出。 14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器还被配置为调节所述DC电压以匹配所述期望的DC电压输出。 15.根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个负载连接在离所述每一个电能产生源的任意距离处。 16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个负载连接在距所述电能产生源之一的距离L1处并且距离所述电能产生源中的另一个的距离L2处连接，其中L1不同于L2。 17.根据权利要求13所述的系统，其中所述电能产生源还包括被配置为感测本地AC信号电流和电压输出的传感器。 18.根据权利要求13所述的系统，其中所述期望的DC电压输出基于预定的功率分配标准。 19.根据权利要求13所述的系统，其中所述处理器装置进一步经配置以通过缩放所述AC信号来计算参考DC电流。 20.根据权利要求13所述的系统，其中所述电能产生源中的至少一个包括电池。
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