[发明专利]一种光伏直流微电网能量协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电力技术领域，尤其涉及一种光伏直流微电网能量协调控制方法。

背景技术

在环境污染和能源危机的双重压力下，太阳能发电技术已经成为电力电子行业的研究热点。在电力电子技术和储能技术的推动下，直流微电网将得到快速发展。直流微电网以其便于控制、可靠性高、损耗小等优点将成为偏远山村和未来家庭的主要供电结构。

直流微电网的特点是分布式电源、储能装置和负载之间的协调控制。而现有的协调控制技术多采用主从并联法或母线电压下垂法。主从并联法须包含主单元和从单元，主单元负责稳定直流母线电压，采用恒压控制，从单元采用恒流控制，但各单元之间需要实现快速通信。母线电压下垂法利用各单元的输出电流，改变各单元的等效输出电阻，实现均流控制。迄今为止，对光伏直流微电网尚无较为理想的控制方法，既能保证直流母线电压稳定在恒压状态，又能实现系统的均流输出，使供能系统与负载很好的匹配，节约能耗，且运行可靠。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种光伏直流微电网能量协调控制方法，该方法既能保证直流母线电压稳定在恒压状态，又能实现系统的均流输出，使直流微电网与大电网有机地结合，不仅使供能系统与负载很好的匹配，运行可靠，而且能有效地节约能耗。

实现上述目的采取的技术方案是：一种光伏直流微电网能量协调控制方法，包括并网模式的控制和直流微电网孤岛模式的控制：

A．并网模式的控制：

当大电网正常运行时，直流微电网工作在并网模式下，采用主从并联法，大

电网接口电路作为主单元，蓄电池单元等效为负载的一部分，并与直流负载和光伏阵列作为从单元，光伏阵列接口电路工作在MPPT模式；当光伏阵列产生的能量大于直流负载所需能量时，大电网接口电路工作在逆变模式，把微电网内剩余能量以单位功率因数输送到大电网；当光伏阵列产生的能量不足时，大电网接口电路工作在整流模式，并以单位功率因数从大电网内获取电能；由大电网接口电路维持微电网中的能量平衡，并稳定微电网中直流母线电压；

B．孤岛模式的控制：

当大电网发生故障时，直流微电网工作在孤岛模式下，采用直流母线电压

下垂控制方法：当直流母线电压在设定的稳定控制值以上时，光伏阵列接口电路运行在电压下垂模式，根据直流母线电压调节输出电流；当直流母线电压在设定的稳定控制值以下时，光伏阵列接口电路运行在MPPT模式，实现光伏阵列电能的最大输出；当直流母线电压低于设定的直流母线电压控制下限值时，光伏阵列输出电流达到限制电流，光伏阵列接口电路控制恒流输出，如果直流母线电压继续跌落时，光伏阵列接口电路停止工作；蓄电池组中各蓄电池单元分别在蓄电池接口电路的控制下实现充放电，其充放电的门槛电压设置为所述稳定控制值，直流微电网的功率缺额由蓄电池组提供，当直流母线电压在较佳控制范围内时，蓄电池接口电路运行在电压下垂控制模式，基于直流母线电压和蓄电池的SOC，选择相应的充放电电流；当直流母线电压在较佳控制范围以外时，蓄电池组以极限电流进行充放电，以协调直流微电网的能量平衡；直流负载通过负载接口电路控制，负载接口电路采用电压电流双闭环控制结构，通过改变负载电压的大小，调节负载功率。

所述大电网接口电路设置三相全桥逆变器，所述光伏阵列接口电路设置

Boost变换器，所述蓄电池接口电路设置双向Boost/Buck变换器，所述负载接口电路设置Buck变换器。

所述三相全桥逆变器对直流母线电压采用PI控制器控制，对并网电流采用比

例谐振控制器控制，并网时控制直流母线电压恒为稳定控制值。

所述Boost变换器有MPPT控制和电压下垂控制两种模式，并网模式时，

Boost变换器工作在MPPT模式，采用的MPPT算法为基于PI控制器的变步长扰动观察法；孤岛模式时，直流母线电压高于稳定控制值时，采用下垂控制模式，当直流母线电压低于稳定控制值时，采用MPPT控制模式，输出最大功率，稳定母线电压。

所述双向Boost/Buck变换器，并网模式时作为负载，只有充电和不工作两种

模式， SOC算法根据蓄电池组输出电压得到合适的充电电流，充电方法采用三阶段充电法，电流控制环节采用PI控制器；孤岛模式时，所述双向Boost/Buck变换器运行在电压下垂控制模式，直流母线电压在较佳控制范围以内时，采用下垂控制模式。