[发明专利]一种基于下垂控制的分布式复合储能协同控制方法

说明书

本发明公开了一种基于下垂控制的分布式复合储能协同控制方法，控制器包含虚拟阻抗下垂控制的一次控制和二次电压恢复控制；虚拟阻抗下垂控制包括虚拟电阻和虚拟电容下垂控制，能够实现蓄电池和超级电容器自动地进行高低频功率分配；二次电压恢复控制分为分布式的母线电压恢复控制，其通过相邻蓄电池间的通讯实现平均电压水平达到额定值，和分散式的超级电容器端电压恢复控制，其实现超级电容器自身电压的恢复以保持充足的电量去应对下一暂态过程。本发明能够在不需要通讯情况下，实现蓄电池和超级电容器之间的高低频功率分配，在稀疏通讯网络下，实现母线电压恢复和超级电容器端电压恢复，有效降低通讯需求，提升系统的灵活性、鲁棒性和可拓展性。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种基于下垂控制的分布式复合储能协同控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展和新能源发电渗透率的增加，结合了分布式发电单元、储能以及各类负载的直流微电网受到了广泛的关注。作为传统大电网的有力补充，微电网技术解决了分布式发电接入电网的稳定性问题，提高了电能质量和供电可靠性。相比于交流微网，直流微电网没有频率控制、同步和无功损耗等问题，效率更高，直流母线的电压是衡量直流微电网电能质量和稳定性的唯一指标，由于可再生能源如光伏、风能等具有很强的随机性和波动性能，会导致直流微电网的母线电压剧烈波动，因此，需要储能装置(Energy Storage，ES)即时补偿系统的不平衡功率，稳定直流母线电压，从而保证直流微电网稳定运行。

蓄电池是目前微电网中应用最广研究最多的储能装置，然而，单一的蓄电池储能由于其功率密度不高，循环充放电次数少，具有一定的局限性。因此，将蓄电池和超级电容器(Super capacitor，SC)结合的复合储能系统受到了越来越多的关注。超级电容器是典型的功率型储能，功率密度高，循环寿命长，可快速充放电，与蓄电池很好地形成互补。

为充分发挥蓄电池和超级电容器的优势，需要将系统中不平衡功率的高低频分量在两者之间合理分配，传统的分布式储能功率控制是通过集中控制器测量系统的总不平衡功率，然后通过高通滤波器将功率分成低频和高频两部分，这种控制对通讯可靠性要求较高且仅适用于储能采用功率控制模式的情况；分散式的虚拟阻抗下垂(Virtual impedancedroop，VID)控制克服了集中式控制的缺陷，通过对超级电容器采用虚拟电容下垂(Virtualcapacitor droop，VCD)控制，可以在没有通讯的情况下，实现蓄电池和超级电容器之间的高低频功率分配，但是分散式控制属于有差控制，目前缺乏有效的二次电压恢复控制方法能与这种分散式的复合储能控制策略结合，提升控制器性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于下垂控制的分布式复合储能协同控制方法，由此解决现有分散式的虚拟阻抗下垂控制由于属于有差控制，而缺乏有效的二次电压恢复控制方法能与这种分散式的复合储能控制策略结合的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于下垂控制的分布式复合储能协同控制方法，包括：

(1)根据与当前蓄电池节点的相邻蓄电池节点的平均电压观测值以及当前蓄电池节点的电压采样值，计算当前蓄电池节点的平均电压观测值；

(2)采用PI控制器，以当前蓄电池节点的平均电压观测值与母线参考电压的差值作为输入信号，获取用于调节平均母线电压的参考电压修正量；

(3)采用PI控制器，以当前超级电容器的端电压与超级电容器端电压的额定电压的差值作为输入信号，获取用于调节超级电容器端电压的反馈电流修正量；

(4)将用于调节平均母线电压的参考电压修正量和母线参考电压相加，作为蓄电池一次控制的参考电压信号，进而得到蓄电池内环控制的电压给定值；

(5)将用于调节超级电容器端电压的反馈电流修正量和超级电容器输出电流相加，作为超级电容器一次控制的电流反馈信号，进而得到超级电容器内环控制的电压给定值；