交直流微电网互联变换器功率协调自抗扰控制策略

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.260118

发电技术 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 195-203.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.260118

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交直流微电网互联变换器功率协调自抗扰控制策略

刘素梅¹, 徐文成¹, 孙曦冉², 余非³, 胡春鹤¹

^1.北京林业大学工学院，北京市海淀区 100083
^2.中国船舶集团有限公司系统工程;研究院，北京市海淀区 100094
^3.生态环境部核与辐射安全中心，北京市海淀区 100088

收稿日期:2025-01-15 修回日期:2025-03-25 出版日期:2026-02-28 发布日期:2026-02-12
作者简介:刘素梅(1981)，女，博士，副教授，研究方向为新能源电力系统控制与保护，smliu@bjfu.edu.cn；
徐文成(2000)，男，硕士研究生，研究方向为新能源电力系统控制与保护，xu18811375699@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金青年基金项目(52107069)

Active Disturbance Rejection Control Strategy for Power Coordination of Interlinking Converters in AC/DC Microgrids

Sumei LIU¹, Wencheng XU¹, Xiran SUN², Fei YU³, Chunhe HU¹

^1.School of Technology, Beijing Forestry University, Haidian District, Beijing 100083, China
^2.Systems Engineering Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Haidian District, Beijing 100094, China
^3.Nuclear and Radiation Safety Center, Ministry of Ecological Environment, Haidian District, Beijing 100088, China

Received:2025-01-15 Revised:2025-03-25 Published:2026-02-28 Online:2026-02-12
Supported by:
Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China(52107069)

摘要/Abstract

摘要：

目的为确保交直流子网之间能量稳定平滑流动，解决由于大功率交流或直流负荷不确定投切而导致互联变换器控制效果恶化的问题，提出了一种基于二阶线性自抗扰控制(active disturbance rejection control，ADRC)的互联变换器功率协调控制策略。方法首先，在计及变换器传输功率的基础上，利用电流观测器估计交流或直流子网中大负荷投切扰动；然后，在控制回路反馈通道中补偿扰动量，以实现在大功率负荷投切时交流子网频率、直流子网母线电压均始终能够在允许范围内变化；最后，基于MATLAB/Simulink搭建了独立交直流混合微电网的电磁暂态仿真模型，验证了所提功率协调自抗扰控制策略的有效性。结果在独立微电网中有大功率负荷投切时，所提控制策略能够实时精准调控流经互联变换器的有功功率，保证交流子网频率与直流母线电压在稳定运行范围内，解决了采用传统PI控制器滞后跟踪大负荷投切导致的系统失稳问题。结论与传统控制策略对比，所提控制策略使得微电网的可靠性与稳定性增加。

关键词: 交直流微电网, 互联变换器, 自抗扰控制(ADRC), 下垂控制, 负荷投切, 控制策略

Abstract:

Objectives To ensure stable and smooth energy flow between AC and DC subnets and address the degradation of interlinking converter control performance caused by uncertain switching of high-power AC or DC loads, a power coordination control strategy for interlinking converters based on a second-order linear active disturbance rejection controller is proposed. Methods Based on the transmission power of the converters, a current observer is utilized to estimate the disturbance caused by high-power load switching in the AC or DC subnet. Then, the disturbance is compensated in the feedback channel of the control loop to ensure that the frequency of the AC subnet and the bus voltage of the DC subnet can always remain within permissible ranges during high-power load switching. Finally, an electromagnetic transient simulation model of an isolated AC-DC hybrid microgrid is established based on MATLAB/Simulink to verify the effectiveness of the proposed ADRC-based power coordination control strategy. Results When a large power load is switched on in an independent microgrid, the proposed control strategy can accurately regulate the active power flowing through the interconnected converter in real time, ensuring that the AC subnet frequency and DC bus voltage are within the stable operating range, so as to solve the problem of using traditional PI controllers. The problem of system instability caused by lagging tracking large load switching.[Conslusions] A comparison with traditional control strategies shows that the proposed control strategy improves the reliability and stability of the microgrid.

Key words: AC/DC microgrid, interlinking converter, active disturbance rejection control (ADRC), droop control, load switching, control strategy

中图分类号:

TK 01

刘素梅, 徐文成, 孙曦冉, 余非, 胡春鹤. 交直流微电网互联变换器功率协调自抗扰控制策略[J]. 发电技术, 2026, 47(1): 195-203.

Sumei LIU, Wencheng XU, Xiran SUN, Fei YU, Chunhe HU. Active Disturbance Rejection Control Strategy for Power Coordination of Interlinking Converters in AC/DC Microgrids[J]. Power Generation Technology, 2026, 47(1): 195-203.

图/表 11

图1 交直流微电网拓扑结构图

Fig. 1 Topology of AC/DC microgrid

图2 交直流微电网互联变换器自抗扰控制框图

Fig. 2 ADRC-based control block diagram of interlinking converters in AC/DC microgrid

图3 基于ADRC控制器的电流内环控制原理图

Fig. 3 Schematic diagram of current inner loop control based on ADRC controller

图4 混合微电网模型拓扑结构

Fig. 4 Topology of hybrid microgrid model

表1 混合微电网仿真主要参数

Tab.1 Main parameters of hybrid microgrid simulation

参数	数值	参数	数值
额定直流母线电压/kV	0.8	TD环节r₀	30
额定交流子网频率/Hz	50	TD环节h	400 000
控制外环有功功率参考/kW	30	NLSEF环节β₁	0.000 25
控制外环电压比例增益k₁	0.13	NLSEF环节β₂	20
控制外环频率比例增益k₂	1 000	ESO环节ω₀	10
控制外环功率比例增益k₃	0.001 3

图5 60 kW负荷投切下有功功率变化曲线

Fig. 5 Active power variation curves under 60 kW load switching

图6 60 kW负荷投切下的交流频率变化曲线

Fig. 6 AC frequency variation curves under 60 kW load switching

图7 60 kW负荷投切下的直流电压变化曲线

Fig. 7 DC voltage variation curves under 60 kW load switching

图8 30 kW负荷投切下有功功率变化曲线

Fig. 8 Active power variation curves under 30 kW load switching

图9 30 kW负荷投切下的交流频率变化曲线

Fig. 9 AC frequency variation curves under 30 kW load switching

图10 30 kW负荷投切下的直流电压变化曲线

Fig. 10 DC voltage variation curves under 30 kW load switching

参考文献 21

[1]	米阳，顾符亦可，李春煦，等．基于自适应分段双下垂的孤岛交直流混合微电网功率协调控制[J]．电力建设，2025，46(1)：86-96．
	MI Y， GU F Y K， LI C X，et al ．Control strategy of islanded AC/DC hybrid microgrid power system based on adaptive segmented double-droop[J]．Electric Power Construction，2025，46(1)：86-96．．
[2]	李忠文，李沛阳，程志平，等.孤岛模式下交直流混合微电网互联变流器新型控制策略[J]．电力系统保护与控制，2024，52(21)：50-59．
	LI Z W， LI P Y， CHENG Z P，et al ．A novel control strategy for an interlinking converter in an islanded hybrid AC/DC microgrid[J]．Power System Protection and Control，2024，52(21)：50-59．
[3]	杨雪梅，张文庆，邹文文，等.考虑绿证交易和碳排放约束的交直流混合微网低碳优化调度[J]．智慧电力，2025，53(1)：9-16．
	YANG X M， ZHANG W Q， ZOU W W，et al ．Low-carbon optimal scheduling for AC/DC hybrid microgrid considering green certificate trading and carbon emission constraints[J]．Smart Power，2025，53(1)：9-16．
[4]	XIONG L， PING W， LOH P C，et al ．Autonomous operation of hybrid micro-grid with AC and DC subgrids[J]．IEEE Transactions on Power Electronics，2013，28(5)：2214-2223． doi:10.1109/tpel.2012.2214792
[5]	夏令志，操松元，陶帝文，等.基于功角轨迹灵敏度的交直流电网振荡抑制优化[J]．电网与清洁能源，2024，40(3)：51-59．
	XIA L Z， CAO S Y， TAO D W，et al ．Optimized oscillation suppression of the AC/DC power system based on sensitivity of power angle trajector[J]．Power System and Clean Energy，2024，40(3)：51-59．
[6]	朱永强，贾利虎，蔡冰倩，等．交直流混合微电网拓扑与基本控制策略综述[J]．高电压技术，2016，42(9)：2756-2767．
	ZHU Y Q， JIA L H， CAI B Q，et al ．Overview on topologies and basic control strategies for hybrid AC/DC microgrid[J]．High Voltage Engineering，2016，42(9)：2756-2767．
[7]	NEJABATKHAH F， LI Y W ．Overview of power management strategies of hybrid AC/DC microgrid[J]．IEEE Transactions on Power Electronics，2015，30(12)：7072-7089． doi:10.1109/tpel.2014.2384999
[8]	王浩，仵哲，康博阳，等.考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略[J]．电工技术学报，2024，39(19)：6085-6103．
	WANG H， WU Z， KANG B Y，et al ．Power coordinated control strategy for AC/DC hybrid microgrid considering combined energy storage of electric vehicles and batteries[J]．Transactions of China Electrotechnical Society，2024，39(19)：6085-6103．
[9]	李涛，关维德，王旭红，等.基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略[J]．电力科学与技术学报，2024，39(3)：253-263.
	LI T， GUAN W D， WANG X H，et al ．DC electric energy router control strategy combining the input voltage sharing and virtual DC machine[J]．Journal of Electric Power Science and Technology，2024，39(3)：253-263．
[10]	杨捷，金新民，杨晓亮，等．交直流混合微网功率控制技术研究综述[J]．电网技术，2017，41(1)：29-39． doi:10.13335/j.1000-3673.pst.2016.0221
	YANG J， JIN X M， YANG X L，et al ．Overview on power control technologies in hybrid AC-DC microgrid[J]．Power System Technology，2017，41(1)：29-39． doi:10.13335/j.1000-3673.pst.2016.0221
[11]	田浩，黄文焘，余墨多，等．交直流混合独立微网互联变换器自适应双向下垂控制策略[J]．中国电机工程学报，2022，42(19)：7063-7073．
	TIAN H， HUANG W T， YU M D，et al ．Adaptive bidirectional droop control strategy for the interlinking converter in the islanding hybrid AC/DC microgrids[J]．Proceedings of the CSEE，2022，42(19)：7063-7073．
[12]	施静容，李勇，王姿雅，等．交直流混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略[J]．电力自动化设备，2018，38(11)：107-113．
	SHI J R， LI Y， WANG Z Y，et al ．Flexible power flow control strategy for interlinking converter in AC/DC hybrid microgrid[J]．Electric Power Automation Equipment，2018，38(11)：107-113．
[13]	王浩，聂晶莹，李斌，等．电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略[J]．电力系统保护与控制，2023，51(16)：94-103．
	WANG H， NIE J Y， LI B，et al ．Fractional order sliding mode control strategy of AC/DC hybrid microgrid interconnection interface converter under grid voltage imbalance[J]．Power System Protection and Control，2023，51(16)：94-103．
[14]	帅定新，谢运祥，王晓刚．三相PWM整流器混合非线性控制研究[J]．中国电机工程学报，2009，29(12)：30-35．
	SHUAI D X， XIE Y X， WANG X G ．Novel hybrid nonlinear control method for three-phase PWM rectifier[J]．Proceedings of the CSEE，2009，29(12)：30-35．
[15]	钱梦然，李辉，刘新秀．基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究[J]．发电技术，2020，41(2)：160-166．
	QIAN M R， LI H， LIU X X ．Research on three-phase unbalance of micro-grid based on active disturbance rejection control[J]．Power Generation Technology，2020，41(2)：160-166．
[16]	王超，侯凯翔，吴铁洲，等.基于动态级联自抗扰的交流微网直流母线稳压控制[J]．电力系统保护与控制，2024，52(7)：115-124．
	WANG C， HOU K X， WU T Z，et al ．Dynamic cascade active disturbance rejection-based DC bus stabilizing control for an AC microgrid[J]．Power System Protection and Control，2024，52(7)：115-124．
[17]	周雪松，韩静，马幼捷，等.基于DQN算法的直流微电网负载接口变换器自抗扰控制策略[J]．电力系统保护与控制，2025，53(1)：95-103．
	ZHOU X S， HAN J， MA Y J，et al ．Active disturbance rejection control strategy of a DC microgrid load interface converter based on a DQN algorithm[J]．Power System Protection and Control，2025，53(1)：95-103．
[18]	郭成，杨宣铭，王林玲，等.基于电流内环滑模自抗扰控制的直驱风电场次同步振荡抑制策略研究[J]．电力系统保护与控制，2025，53(4)：85-95．
	GUO C， YANG X M， WANG L L，et al ．Sub-synchronous oscillation suppression strategy for direct-drive wind farm based on current inner loop sliding mode active disturbance rejection control[J]．Power System Protection and Control，2025，53(4)：85-95．
[19]	管超骏，雷正玲，霍海波，等．基于强化学习的固体氧化物燃料电池输出电压自抗扰控制研究[J]．发电技术，2024，45(6)：1163-1172．
	GUANG C J， LEI Z L， HUO H B ．Active disturbance rejection control of output voltage of solid oxide fuel cell based on reinforcement learning[J]．Power Generation Technology，2024，45(6)：1163-1172．
[20]	李世龙，李龙江，刘欣博，等.一种增强稳定性的储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法[J]．中国电力，2024，57(10)：25-35．
	LI S L， LI L J， LIU X B，et al ．Linear active disturbance rejection control parameter tuning method for energy storage converter with enhanced stability[J]．Electric Power，2024，57(10)：25-35．
[21]	李季巍，郭帅，宋威，等.面向微电网下双Buck变换器自抗扰重复控制方法[J]．电测与仪表，2025，62(10)：175-182．
	LI J W， GUO S， SONG W，et al ．Active disturbance rejection repetitive control method for dual Buck converter in microgrid[J]．Electrical Measurement & Instrumentation，2025，62(10)：175-182．

交直流微电网互联变换器功率协调自抗扰控制策略

Active Disturbance Rejection Control Strategy for Power Coordination of Interlinking Converters in AC/DC Microgrids

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[1]	卫广宇, 应笑冬, 姚延军, 杨小芳, 翁楚迪, 彭勇刚, 李海龙. 计及荷电状态的并网型直流微电网功率协同控制策略[J]. 发电技术, 2025, 46(4): 788-796.
[2]	雷基林, 余林兴, 别玉, 徐稚博, 肖雨寒. 孤岛微电网能量管理系统研究综述[J]. 发电技术, 2025, 46(2): 370-385.
[3]	李航, 郭昆丽, 杨鹏, 吕家君, 任蓓蕾, 曲晨明, 朱婷华, 郝翊帆. 基于改进模糊线性自抗扰的LCL型并网逆变器控制策略[J]. 发电技术, 2025, 46(2): 409-420.
[4]	杜婉琳, 王玲, 罗威, 朱远哲, 吕鸿, 马潇男, 周霞. 基于深度强化学习的有源配电网电压分层控制策略[J]. 发电技术, 2024, 45(4): 734-743.
[5]	钱乙卫, 田浩, 刘财华, 田昕泽, 周霞, 戴剑丰. 考虑概率分布的分布式光伏无功下垂控制策略[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 273-281.
[6]	唐鑫, 钱奕然, 方华伟, 李洋, 李思广, 易经纬, 陈伟雄, 严俊杰. 超临界二氧化碳布雷顿循环控制策略研究综述[J]. 发电技术, 2023, 44(4): 492-501.
[7]	李建林, 丁子洋, 刘海涛, 杨夯. 构网型储能变流器及控制策略研究[J]. 发电技术, 2022, 43(5): 679-686.
[8]	杨舟, 杨仁炘, 施刚, 张建文. 一种用于多端直流输电系统交流故障穿越的新型控制策略[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 268-277.
[9]	李靖, 王志和, 倪浩. 基于改进下垂控制的直流微网运行研究[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 765-774.
[10]	李子尚, 朱仁涵, 杜振. SCR脱硝系统精准喷氨优化技术分析[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 630-636.
[11]	张磊, 李继影, 李钦伟, 张敏策, 郭云丰, 张立栋. 风力机偏航系统控制策略研究现状及进展[J]. 发电技术, 2021, 42(3): 306-312.
[12]	卢昕, 陈众励, 李辉. 基于自抗扰控制的直流微电网双向Buck-Boost变换器控制策略研究[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 193-200.
[13]	王燕, 杨秀媛, 徐剑锋, 卜思齐, 徐智蔷. 民用可控负荷参与需求响应的控制策略[J]. 发电技术, 2020, 41(6): 638-649.
[14]	孙晓哲. 石油钻机光储柴供电系统运行控制策略[J]. 发电技术, 2019, 40(5): 469-474.
[15]	范丽霞,蔡瑞强,张欢畅,魏远,田恬,胡斌. 电压型虚拟同步发电机控制策略下的双馈风电机组阻抗及次同步振荡特性[J]. 发电技术, 2019, 40(5): 434-439.