[发明专利]考虑不匹配线阻的多储能独立直流微电网的改进控制方法

说明书

本发明涉及一种考虑不匹配线阻的多储能独立直流微电网的改进控制方法，用以实现微网中各蓄电池储能单元的SOC均衡，其特征在于，包括以下步骤：1)在直流微电网结构中的直流母线上增设多组并联且容量相等的蓄电池储能单元；2)构建考虑不匹配线阻多储能独立直流微电网的改进下垂控制模型；3)根据改进下垂控制模型，将当前采样周期E_SOC平均值和输出电流平均值与各蓄电池储能单元当前的E_SOC值和输出电流值的差值分别送入采样保持器后，根据采样保持器的输出结果实时修改参考电压偏置，实现各蓄电池储能单元的SOC均衡。与现有技术相比，本发明具有考虑不匹配线阻、避免过充过放等优点。

技术领域

本发明涉及微网下垂控制优化策略设计技术领域，尤其是涉及一种考虑不匹配线阻的多储能独立直流微电网的改进控制方法。

背景技术

随着全球范围内的能源问题和环境问题的日益加剧，微电网受到了各国学者广泛的关注。直流微电网不考虑无功功率、谐波电流、直流/交流转换损耗等交流微电网中存在的问题，所以有关直流微电网的研究逐渐增加。由于分布式发电(DistributedGeneration,DG)输出功率具有间歇性与随机性特征，其安全性与可靠性较弱。因此，需增加由蓄电池储能单元(battery energy storage unit，BESU)组成的电池储能系统(batteryenergy storage system,BESS)以保障微电网功率平衡。

当多个储能单元并联使用时，荷电状态不同将会导致部分储能单元过度放电或深度充电，缩短BESU使用寿命，情况严重时甚至会使蓄电池发生过热现象，发生火灾。通常情况下，对于直流母线上并联的两个或多个储能单元的直流/直流变流器，采用U-I下垂控制可以使得负荷电流在各储能之间进行分配。而传统的下垂控制策略采用固定不变的虚拟阻抗，虽然可使得各变流器输出的负荷电流均衡或按比例分配，但难以使得各储能单元之间达到荷电状态均衡。

为此，很多文章都提出了各自解决SOC均衡问题的方法。在文献《直流微电网储能系统中带有母线电压跌落补偿功能的负荷功率动态分配方法》和《State-of-ChargeBalance Using Adaptive Droop Control for Distributed Energy Storage Systemsin DC Microgrid Applications》直流微电网中，采用自适应下垂控制，利用下垂系数反比于SOC的n次方，实时改变下垂系数，实现储能单元在放电过程中SOC均衡。在文献《基于多组储能动态调节的独立直流微电网协调控制》和《Intelligent Distributed Generationand Storage Units for DC Microgrids—A New Concept on Cooperative ControlWithout Communications Beyond Droop Contro》中的改进下垂控制利用模糊控制器，将SOC偏差和输出电压偏差作为模糊控制器的输入量实时修改下垂参数，实现储能单元在充放电过程中SOC均衡。文献《多储能独立直流微电网自适应分级协调控制》提出一种自适应分级协调控制，先利用功率分配级确定储能系统的主导储能单元；进而通过功率平衡级控制，实现SOC均衡。

上述文献中提出的SOC均衡控制策略均未考虑线路阻抗的影响，然而在直流微电网中，不匹配的线路阻抗将导致传统下垂控制无法按照下垂增益精确分配电流负荷，利用上述策略无法使得BESU的SOC均衡。文献《分布式储能系统电流负荷动态分配方法研究》利用各储能单元的SOC信息自适应调整下垂系数，再将各本地控制器得到的下垂系数经过PI控制器实时修改电压偏置值，克服不匹配线路阻抗的影响，实现SOC均衡。但是缺少足够仿真验证，且在放电仿真验证中只有SOC均衡趋势，并没有实现均衡。文献《改进SOC下垂控制的分布式储能系统负荷电流分配方法》设计SOC幂指数下垂控制，对下垂系数中的三个控制参数k_D、p和n进行分析，选择合适的参数能够减小线路阻抗的影响，实现SOC的均衡。但是不能完全消除线路阻抗对电流负荷分配的影响，且其设置的控制参数k_D需要足够大，这势必会造成一定程度的母线电压下降。