[发明专利]一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法

权利要求书

1.一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： 

步骤1：优化设计分布式电源的拓扑结构； 

步骤2：通过DC/DC变换器控制模式归一化模型协调控制直流供电系统； 

步骤3：交流侧DC/AC换流器的电网自适应控制。 

2.根据权利要求1所述的基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法，其特征在于：所述步骤1的分布式电源的拓扑结构中，间歇性可再生能源发电系统、锂电池储能系统和超级电容储能系统分别通过DC/DC变换器A、DC/DC变换器B和DC/DC变换器C与直流母线并联，构成分布式电源的直流供电系统，该直流供电系统通过交流侧DC/AC换流器与交流系统连接，组成分布式电源。 

3.根据权利要求1所述的基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，DC/DC变换器包括DC/DC变换器A、DC/DC变换器B和DC/DC变换器C；DC/DC变换器的控制模式包括定电压控制模式、恒电流控制模式和恒功率控制模式；通过电压控制环参考功率指令、电流控制环电流幅值限值及功率控制环的功率幅值限值的选取，确定上述不同的控制模式；恒电流控制模式包括恒电流充电控制模式和恒电流放电控制模式。 

4.根据权利要求1所述的基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法，其特征在于：所述DC/DC变换器控制模式归一化模型中，母线电压的参考值和其测量值之差经过PI调节，再经过电流限幅环节，得到储能系统输出电流的参考值，储能系统输出电流参考值和其输出电流测量值之差经过PI调节，进而通过功率限幅环节，得到储能系统输出功率的参考值，作为DC/DC变换器的开关触发信号；所述储能系统包括锂电池储能系统和超级电容储能系统。 

5.根据权利要求1所述的基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤： 

步骤2-1：协调控制器实时测量直流母线电压U_DC、锂电池的荷电状态和超级电容的端电压，并根据监测数据确定DC/DC变换器的控制模式； 

步骤2-2：协调控制器实时测量所述电网友好型分布式电源的负荷功率P_l和间歇性可再生能源发电系统的输出功率P_r，计算所述混合储能系统的功率缺额P_s，P_s=P_l-P_r，并提取P_s中 的低频分量P_{b_ref}；所述P_{b_ref}为恒功率控制模式锂电池储能系统的功率参考值，P_l为分布式电源的负荷功率，P_r为间歇性可再生能源发电系统的输出功率； 

步骤2-3：当直流母线电压落在区域1，即U₀＜U_DC＜U₁时，DC/DC变换器A工作在定电压控制模式，其参考电压取U_ref1，电流控制环的电流幅值限值和功率控制环的功率幅值限值分别取I_max1和P_max1；DC/DC变换器B和DC/DC变换器C不工作； 

其中：U₀—直流母线电压允许的最大值； 

U_DC—直流母线电压的实时测量值； 

U_ref1—直流母线电压落在区域1时，DC/DC变换器A定电压控制的电压参考值，其选值位于区域1内，即U₀＜U_ref1＜U₁； 

I_max1—DC/DC变换器A电流控制环允许通过的电流最大值； 

P_max1—DC/DC变换器A功率控制环允许发出的最大功率； 

步骤2-4：当直流母线电压落在区域2，即U₂＜U_DC＜U₁时，DC/DC变换器A工作在MPPT控制模式，DC/DC变换器B工作在定电压控制模式，其参考电压取U_ref2，电流控制环的电流幅值限值和功率控制环的功率幅值限值分别取I_max2和P_max2；DC/DC变换器C工作在恒电流放电控制模式，其电压控制环的参考电压取U_{ref_ab}，电流控制环的幅值限值和功率控制环的幅值限值分别取I_{sc_ref}和P_max3；在此过程中，协调控制器实时监测超级电容的端电压U_uc，若检测到U_min<U_uc<U_max，转入步骤2-5运行； 

其中：U_ref2-直流母线电压落在区域2时，DC/DC变换器B定电压控制的电压参考值，其选值位于区域2内，即U₁＜U_ref2＜U₂； 

I_max2-DC/DC变换器B电流控制环允许通过的电流最大值； 

P_max2-DC/DC变换器B功率控制环允许发出的最大功率； 

U_{ref_ab}-DC/DC变换器C电压控制环的电压参考值； 

I_{sc_ref}-设定的超级电容充放电电流的参考值； 

P_max3—DC/DC变换器C功率控制环允许发出的最大功率； 

U_uc—超级电容的端电压； 

U_min—超级电容允许的最小端电压； 

U_max—超级电容允许的最大端电压； 

步骤2-5：当直流母线电压落在区域3，即U₃＜U_DC＜U₂时，DC/DC变换器A工作在MPPT模式，DC/DC变换器B工作在恒功率控制模式，其电压控制环的电压参考值取U′_ref-ab,电流控制环的幅值限值和功率控制环的幅值限值分别取I_max2和P_max2；DC/DC变换器C工作在定电压控制模式，其电压控制环的参考电压取U_ref3，电流控制环的幅值限值和功率控制环的幅值限值分别取I_max3和P_max3； 

其中： 

U′_ref-ab—DC/DC变换器B电压控制环的电压参考值； 

U_ref3—直流母线电压落在区域3时，DC/DC变换器C定电压控制的电压参考值，其选值位于区域3内，即U₃<U_ref3<U₂； 

I_max3—DC/DC变换器C电流控制环允许通过的电流最大值； 

步骤2-6：当直流母线电压落在区域4，即U₄＜U_DC＜U₃时，DC/DC变换器A工作在MPPT模式，锂电池系统的DC/DC变换器B工作在定电压控制模式，其电压控制环的电压参考值取U_ref4，电流控制环的幅值限值和功率控制环的幅值限值分别取I_max2和P_max2；DC/DC变换器C工作在恒电流充电控制模式，其电压控制环的参考电压取U_{ref_ab}，电流控制环的幅值限值和功率控制环的幅值限值分别取I_{sc_ref}和P_max3，在此过程中，协调控制器实时监测超级电容的端电压U_uc，若检测到U_min<U_uc<U_max，转入步骤2-5运行； 

其中： 

U₄-直流母线电压允许的最大值U₀＞U₁＞U₂＞U₃＞U₄； 

U_ref4-直流母线电压落在区域4时，DC/DC变换器B定电压控制的电压参考值，其选 值应落在区域4内，即U₄<U_ref4<U₃。