[发明专利]一种基于SOC的无互联通信分布式储能下垂控制方法

说明书

一种基于SOC的无互联通信分布式储能下垂控制方法，构建两台分布式储能模块并联的直流微电网系统；获取储能模块荷电状态SOC；得到各分布式储能模块充放电下垂系数；基于SOC的无互联通信的下垂控制方法，将直流母线参考电压与下垂系数和储能模块输出功率的乘积作差，得到储能模块输出端参考电压；将储能模块输出端参考电压与输出端实际电压作差得到电压误差值，经PI调节器输出后作为电流信号参考值，再与实际电流作差得到误差电流值，并输入到PI调节器得到调制信号；将调制信号通过PWM调制生成PWM脉冲波，控制双向DC/DC变换器开关管的导通与关断，实现分布式储能模块的充放电过程。本发明提高了系统的可靠性，实现负载功率均分和各分布式储能模块的SOC均衡。

技术领域

本发明涉及分布式储能系统控制方法，尤其是一种分布式储能系统功率控制方法。

背景技术

随着能源短缺与环境污染问题的日益凸显，可再生能源分布式发电和微电网技术受到国内外学者们的广泛关注。由于直流微电网在减少能量转换次数、提高电能质量等方面展现出巨大的优势，因此得到了人们越来越多的重视。储能单元在直流微电网中是必不可少的一部分，因为可再生能源发电具有间歇性、波动性的缺点，而储能单元可根据分布式电源输出不稳定和负荷变化改变运行方式向系统输出或吸收电能，解决系统功率平衡问题，增强系统稳定性。单台储能通常难以满足系统大容量的要求，因此可将多个储能单元采用模块化技术分布式的接入直流微电网系统中实现负载功率的合理分配。分布式储能系统功率分配控制方法主要有主从控制、平均电流控制、下垂控制等。下垂控制中并联模块间无需高频通讯线传输控制信号，系统可靠性高，易于实现系统扩容，满足分布式发电的要求，故分布式储能系统功率分配中多采用下垂控制方法。

针对传统下垂控制中的下垂系数固定，各储能模块输出功率比值不变，且在实现过程中不可避免的会引入直流母线电压跌落的问题，许多学者对传统下垂控制进行了改进，使各储能模块可动态调整输出功率，实现系统功率的合理分配，同时补偿了下垂控制引起的直流母线跌落，但多是采用低带宽通信进行控制信号的传输。例如，在文献[1]《State-of-Charge Balance UsingAdaptive Droop Control for Distributed Energy StorageSystems in DC Microgrid》中所述的自适应SOC下垂控制虽然实现了各储能模块根据SOC动态调整输出功率，但此方法引发的直流母线电压跌落值偏大，尤其在储能模块SOC较小的放电过程中将导致直流母线电压超出允许范围，影响微电网运行的稳定性，因此需要低带宽通信对母线电压进行补偿，增加了系统的复杂程度，降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明目的在于提供一种简化系统复杂度、提高系统可靠性、实现负载功率均分和各分布式储能模块SOC均衡的基于SOC的无互联通信分布式储能下垂控制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法步骤如下：

步骤1，构建两台分布式储能模块并联的直流微电网系统；

步骤2，获取各储能模块当前时刻的荷电状态SOC；

步骤3，按照新拟合的函数关系式得到各分布式储能模块的充放电下垂系数；

步骤4，基于SOC的无互联通信的下垂控制方法，将直流母线参考电压与下垂系数和储能模块输出功率的乘积作差，得到储能模块输出端参考电压；

步骤5，将储能模块输出端参考电压与输出端实际电压作差得到电压误差值，经PI调节器输出后作为电流信号参考值，再与实际电流作差得到误差电流值，并输入到PI调节器得到调制信号；

步骤6，将调制信号通过PWM调制生成PWM脉冲波，从而控制双向DC/DC变换器开关管的导通与关断，实现分布式储能模块的充放电过程。

进一步的，在步骤3中，所述的新拟合的函数关系式为：

放电过程：