[发明专利]一种微电网复合储能系统启动电机的方法

摘要

本发明涉及一种微电网复合储能系统启动电机的方法，采用的控制策略：所述蓄电池的控制采用外环电压控制、内环电流控制的方法；所述超级电容器的控制采用电流控制的方法；本发明的有益效果是：(1)用小容量的储能装置实现大功率电机的正常启动，能够减少蓄电池的设备投资，提高系统的经济性；（2）延长储能装置的使用寿命、充分发挥不同储能装置的特性，避免过充、过放现象；（3）可以实现安全、稳定启动大功率负载——电动机，对生产、生活更有现实意义。

主权项

一种基于微电网复合储能系统启动电机的方法，所述微电网包括控制装置、数据采集装置、蓄电池、超级电容器、第一至第二逆变器、第一至第二进线电感L1‑L2、馈线A‑C、电机、开关K1和交流母线；所述蓄电池依次经所述第一逆变器、第一进线电感L1、馈线A接所述交流母线；所述超级电容器依次经所述第二逆变器、第二进线电感L2、馈线B接所述交流母线；所述电机依次经所述开关K1、馈线C接所述交流母线；所述数据采集装置的数据信号输入端分别接所述馈线A、馈线B和馈线C；所述数据采集装置的数据信号输出端接所述控制装置的输入端；所述控制装置的控制信号输出端分别接所述第一至第二逆变器的相应控制信号输入端；其特征在于基于微电网复合储能系统的控制策略为：所述蓄电池的控制采用外环电压控制、内环电流控制方法；所述超级电容器的控制采用电流控制的方法；具体方法如下：设SOC_BL为蓄电池的电机启动荷电状态临界值，是使电机正常启动的蓄电池荷电状态的最小值，SOC_BL= E_BL∕E_B；E_B为蓄电池能够储存的总能量；E_BL 为保证电机正常启动的蓄电池最小能量；SOC_EL为超级电容器的电机启动荷电状态临界值，表示使电机正常启动的超级电容器荷电状态的最小值，SOC_EL= E_EL∕E_E；E_E为蓄电池能够储存的总能量；E_EL 为保证电机正常启动的蓄电池最小能量；P_L为电机负荷；P_B为蓄电池功率；I_EMAX为超级电容器最大输出电流；i_B为蓄电池电流；SOC_B为蓄电池荷电状态值；SOC_BMIN为蓄电池荷电状态最小值，SOC_BMIN设置为0.2；SOC_BMAX为蓄电池荷电状态最大值，SOC_BMAX设置为0.8；SOC_E为超级电容器荷电状态；i_E为超级电容器输出电流；i_C为流入电机的电流；（1）在电机启动的起始阶段，当P_L>P_B时，即电机需要的功率大于蓄电池的输出功率；(1‑1)若i_B≥0，即蓄电池放电，则检测蓄电池的荷电状态；当SOC_BL ≤ SOC_B< SOC_BMAX，且SOC_E ≥ SOC_EL时，则所述控制装置控制蓄电池电压，使蓄电池电压用于维持微电网母线电压的稳定，所述控制装置控制超级电容器向电机提供大电流，即令超级电容器以最大输出电流I_EMAX补偿电机启动电流，即i_{e_ref}=I_EMAX，其中i_{e_ref}为超级电容器电流控制的给定电流；此时蓄电池补偿剩余的电机负荷电流；当SOC_B > SOC_BL，且SOC_E< SOC_EL时，则先不启动电机，蓄电池首先向超级电容充电，即令i_{e_ref}=－I_EMAX其中i_{e_ref}为超级电容器电流控制的给定电流；(1‑2) 若i_B<0，即蓄电池充电，则检测蓄电池的荷电状态；    当SOC_B ≥ SOC_BMAX，且SOC_E ≥ SOC_EL时，则令超级电容器以最大输出电流I_EMAX补偿电机启动电流，即i_{e_ref}=I_EMAX，其中i_{e_ref}为超级电容器电流控制的给定电流；此时蓄电池补偿剩余的电机负荷电流; 当SOC_B ≥ SOC_BMAX，且SOC_E < SOC_EL时，则先不启动电机，蓄电池首先向超级电容充电，即令i_{e_ref}=－I_EMAX;    （2）在电机启动的稳定阶段，从蓄电池电流i_B等于电机额定电流i_Ce时刻开始，直到电机电流i_C减小至其额定电流i_Ce为止；    在电机启动的起始阶段i_C= I_EMAX+i_B，当蓄电池电流i_B等于电机额定电流i_Ce时，进入稳定阶段；控制装置控制超级电容器输出电流i_{e_ref}= i_C‑i_Ce，使蓄电向电机提供稳定不变的电流，即i_B=i_Ce，此时超级电容器电流i_E=i_{e_ref}，i_E随着电机电流i_C的变化而变化，直至电机电流等于额定电流i_C=i_Ce，此时i_E=i_{e_ref}=0，只有蓄电池向电机提供电流，即i_B=i_C=i_Ce，电机安全启动完毕。