[发明专利]一种结合蓄电池与超级电容的微电网储能装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种结合超级电容与蓄电池的微电网储能装置及控制方法，属于微电网控制技术领域。首先将微电网的功率调度指令分解为高频部分与低频部分，然后由超级电容输出功率调度指令的高频部分，由蓄电池负责输出功率调度指令的低频部分，并引入变比例下垂控制器、虚拟阻抗以及储能单元端电压前馈等控制手段，从而可保证微电网的稳定运行并提高系统电能质量。

技术领域

本发明涉及一种结合蓄电池与超级电容的微电网储能装置及控制方法，属于微电网控制技术领域。

背景技术

微电网在运行过程中，新能源发电功率波动与负荷波动的容易引起系统电压与频率的波动，甚至引起系统不稳定。为了维持微电网的稳定并提高电能质量，可在微电网系统中加入一定的储能装置。

蓄电池在储能设备中应用较为广泛，其能量密度较大，但是受电化学反应速率的限制，蓄电池的功率密度比较小，在短时间内不能快速的吸收或释放较大目标功率；超级电容充放电时内部发生的是物理变化，具有功率密度大的特点，可以在短时间内提供较大功率，但是能量密度比较低。鉴于超级电容与蓄电池在性能上有较强的互补性，可将它们通过构成微电网混合储能装置，以用于平抑微电网系统的功率波动。

当微电网功率发生波动时，需要采取有效的控制方法对超级电容与蓄电池进行准确的功率调度，以保证系统的稳定。现有的控制方法一般借鉴传统逆变器的功率反馈控制，而未对蓄电池与超级电容的特性差异、储能水平的变化、下垂控制器参数的自适应能力、抑制谐波等方面进行全面考虑，导致对储能装置功率调度的精度不高。

发明内容

针对现有微电网中结合蓄电池与超级电容的储能装置功率调度精度不高的问题，本发明提出一种结合蓄电池与超级电容的微电网储能装置及控制方法，所述微电网储能装置包括蓄电池、超级电容、MPU控制器、第一单相逆变桥、第二单相逆变桥、第一LCL滤波器、第二LCL滤波器、第一驱动模块、第二驱动模块、第一至第四电流传感器、第一至第五电压传感器构成，并通过第一至第四电缆连接至微电网母线，其中，第一单相逆变桥由第一至第四功率管构成，第二单相逆变桥由第五至第八功率管构成；第一LCL滤波器与第二LCL滤波器均由单相逆变桥侧电感、滤波电容、电网侧电感构成；

第一驱动模块的输入端与MPU控制器连接，第一驱动模块的一输出端与第一单相逆变桥的第一功率管、第四功率管的栅极连接，第一驱动模块的另一输出端与第一单相逆变桥的第二功率管、第三功率管的栅极连接；

第二驱动模块的输入端与MPU控制器连接，第二驱动模块的一输出端与第二单相逆变桥的第五功率管、第八功率管的栅极连接，第二驱动模块的另一输出端与第二单相逆变桥的第六功率管、第七功率管的栅极连接；

超级电容的输出正端与第一电压传感器的测量正端连接，超级电容的输出负端与第一电压传感器的测量负端连接；第一电压传感器的测量输出端与MPU控制器连接；第一单相逆变桥的输入正端与超级电容的输出正端连接，第一单相逆变桥的输入负端与超级电容的输出负端连接，第一单相逆变桥的输出正端与第一电流传感器的测量正端连接，第一单相逆变桥的输出负端与第一LCL滤波器的滤波电容的负端连接；第一电流传感器的测量负端与第一LCL滤波器逆变桥侧电感的一端连接，第一电流传感器的测量输出端与MPU控制器连接；第一LCL滤波器逆变桥侧电感的另一端与第一LCL滤波器的滤波电容的正端连接；第一LCL滤波器电网侧电感的一端与第一LCL滤波器的滤波电容的正端连接，第一LCL滤波器电网侧电感的另一端与第二电流传感器的测量正端连接；第二电流传感器的测量负端与第二电压传感器的测量正端连接，第二电流传感器的测量输出端与MPU控制器连接；第二电压传感器的测量负端与第一单相逆变桥的输出负端连接，第二电压传感器的测量输出端与MPU控制器连接；第一电缆的一端与第二电流传感器的测量负端连接，第一电缆的另一端与微电网母线的正端连接；第二电缆的一端与第二电压传感器的测量负端连接，第二电缆的另一端与微电网母线的负端连接；第五电压传感器的测量正端与微电网母线的正端连接，第五电压传感器的测量负端与微电网母线的负端连接，第五电压传感器的测量输出端与MPU控制器连接；