[发明专利]适用于光伏微电网系统的直直变换电路统一功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏微电网系统中直直变换电路的统一功率控制方法，属新能源发电和电能变换领域的微电网系统控制技术。

背景技术

随着社会经济的持续快速发展，我国能源发展面临能源供需缺口的加大、石油后备资源不足、环境污染严重等问题。为了实现能源与社会经济、环境的可持续发展，开发利用太阳能等可再生能源分布式发电技术是解决能源危机的重要途径之一。但光伏逆变器的直接接入存在成本较高、控制相对困难以及对电网构成冲击等缺点。为此，有专家学者提出了微电网的概念：由光伏等分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。

通常，微电网具有两种运行模式：并网运行模式和离网运行模式。在并网运行模式下，光伏组件和储能装置可以独立优化，光伏组件始终以最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)运行，提高利用率。反之，当微电网离网运行时，系统必须满足自身供需能量平衡：当分布式电源输出功率较小时，储能装置放电以补充能量缺口；而当分布式电源输出功率较大时，储能装置充电以吸收过剩能量。如果采用现有的光伏逆变器等分布式电源时，由于它们只能以MPPT模式运行，输出功率无法控制。再加上用电负荷的随机性，造成离网模式运行时，系统无法对储能装置进行充放电管理。此外，当分布式电源输出功率过大时，即超过了储能装置极限时，系统需要强行切除光伏的运行，不利于系统的平滑稳定运行，也在一定程度上降低了新能源的利用率。

光伏微电网系统如附图1所示，由光伏阵列、Boost直直变换电路、储能装置、DC/AC逆变器、PCC并网开关以及本地负载构成。它们的具体连接关系为：Boost直直变换器的输入端接光伏阵列，输出端与储能装置并联，构成直流母线。该直流母线接逆变器的输入，逆变器输出为本地负载提供供电能力，同时经公共连接点(PCC)开关与电网相连接。在电网正常时，PCC开关闭合，系统并网运行，既可以向电网输送功率，也可以从电网吸收功率；在电网故障时，PCC开关断开，系统自动切换到离网模式运行，由光伏阵列和储能装置共同为本地负载提供电能。其中，系统通过MPPT控制器控制光伏阵列始终以最大功率点跟踪运行，并通过改变MPPT控制器中场效应管的占空比，能够限制光伏阵列的功率输出。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出了一种适用于光伏微电网系统的直直变换电路统一功率控制方法，保证系统在并/离网的稳定运行和功率输出最优化控制。

技术方案：适用于光伏微电网系统的直直变换电路统一功率控制方法，直直变换电路包括MPPT控制模式与限功率控制模式：在光伏微电网并网运行时，直直变换电路工作于MPPT控制模式，光伏阵列输出最大功率；在光伏微电网离网运行时：

当SOC＜a₁*SOC_max且I_bat＜b₁*I_limit时，直直变换电路工作于MPPT模式；当SOC＜a₁*SOC_max且I_bat＞b₂*I_limit时，直直变换电路工作于限功率控制模式，限制光伏阵列输出功率使I_bat≤I_limit；

当SOC＞a₂*SOC_max且I_bat＜0时，直直变换电路工作于MPPT模式；当SOC＞a₂*SOC_max且I_bat≥0时，直直变换电路工作于限功率控制模式，限制光伏阵列输出功率使I_bat为0；其中，SOC_max为储能装置容量阈值，SOC为储能装置实际容量值，I_limit为储能装置充电电流电流阈值，I_bat为储能装置实际充电电流值，a₁、a₂、b₁、b₂为系数，0.9≤a₁≤a₂≤1，0.9≤b₁≤b₂≤1。