[发明专利]一种基于荷电状态均衡的直流微网改进下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种基于荷电状态均衡的直流微网改进下垂控制方法，通过动态下垂系数采用下垂控制方式控制直流微网中的各储能系统的输出功率；其中动态下垂系数为根据每一个储能系统的实时荷电状态参数确定的跟随其变化系数。本发明的优点在于：充分考虑储能单元充放电造成的损失，实现各储能单元按各自荷电状态进行精确的功率分配；采用根据SOC等参数变化的下垂系数来进行控制，使得控制各储能模块的功率分别更加合理适当，保持系统能力平衡。

技术领域

本发明涉及直流微电网技术领域，尤其是涉及一种直流微电网中储能单元基于荷电状态均衡的改进下垂控制方法。

背景技术

目前越来越多的新能源发电方式、储能装置和负载等都使用直流电，因此直流微电网得到了人们的广泛关注。直流微网中光伏作为使用最广泛的新能源发电方式，提高对光伏的综合利用与系统整体效能已经成为一种趋势。由于光伏发电输出功率具有间歇性、随机性和波动性，若仅通过调整光伏自身会降低其功率利用率，严重限制其灵活性。为了降低系统的运行成本，可再生能源作为系统中供能设备，通常都以最大功率运行。光伏发电通常都是以最大功率模式运行以满足系统需求。当直流微网中系统负载功率较小时，需要给蓄电池充电以防止母线电压过高而超过直流微网母线电压波动允许值，当系统负载增大到光伏电池不能满足其需求时则需要蓄电池对外放电以保证直流微网母线电压的相对稳定。

在实际应用中，多个储能单元均通过电力电子变换器并联在直流母线上，由于每个储能设备初始荷电状态通常是不一致的，因此储能单元之间的功率分配问题成为一个重要待解决的问题。孤立直流微网的控制模式有依靠中央控制器的集中式和无需中央控制器的分散自治式。在基于下垂特性的分散自治控制模式下，微网中的各储能单元按各自容量的大小参与负荷的功率分配，无需依靠中央控制器即可实现全系统功率平衡，具有即插即用功能。但是在传统的下垂控制中，下垂系数的恒定使得储能单元以固定的速度充放电，忽略了储能单元过度充放电造成的损失，而且也无法实现各储能单元按各自荷电状态进行精确的功率分配。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于荷电状态均衡的直流微网改进下垂控制方法，以解决现有技术中各储能单元初始荷电状态不一致，在与系统进行功率变换的过程中不能按适当比例进行功率分配，导致系统能量失衡，储能设备损坏等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于荷电状态均衡的直流微网改进下垂控制方法，包括以下内容：

（1）根据直流母线与储能单元之间采样得到的电流的状态判断储能单元处于充电或放电状态,当，储能单元处于充电状态，光伏电池在满足负载消耗功率下将额外的能量存储到储能单元中，下垂系数设定为，其中为初始设定的下垂系数, 为储能单元实时的荷电状态，为各储能单元之间的平均荷电状态值，与储能单元荷电状态变化调整速度有关，为各储能单元荷电状态调节系数且为足够大的奇数；

（2）当时，储能单元处于放电状态，与光伏电池一起作为源为负载供电，下垂系数设定为，当时，表明光伏系统输出功率刚好满足负载所需，此时储能系统退出运行；

（3）传统下垂控制遵循公式， 为与储能单元i所连变换器输出电压参考值，由给定输出电压参考值与下垂控制环节做差得到实际输出电压参考值，再与实际输出电压值做差经过电压电流双闭环得到PWM控制信号。其中为与储能单元i所连变换器输出电压参考值，由给定输出电压参考值及其补偿组成的与均衡储能下垂控制环节做差得到实际输出电压参考值，如图3所示为储能单元i所连接的变换器输出功率。