[发明专利]一种基于LADRC的充放电控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于LADRC的充放电控制方法，属于直流微电网运行控制技术领域，该方法包括以下步骤：采集双向DC/DC逆变器负载侧的输出电压将输出电压与阈值阈值相比较，其中得到双向DC/DC逆变器不同工作状态时输出的双向DC/DC逆变器的电感的电流值双向DC/DC逆变器的电感的电流值通过LADRC电流内环经PWM控制双向逆变器的开启和关闭，进而调节双向DC/DC逆变器的电感的电流值I_L，并将双向DC/DC逆变器的电感的电流值I_L反馈到LADRC电流内环，提出的基于LADRC的直流微电网储能单元自适应充放电控制策略能使直流母线电压保持在稳定范围内，有效抑制了充放电切换过程中母线电压的波动；实现了实现方法简易的恒压充电与恒流充电的自适应切换，延长了蓄电池使用寿命。

技术领域

本发明涉及直流微电网运行控制技术领域，尤其涉及一种基于LADRC的充放电控制方法及装置。

背景技术

随着分布式发电技术和储能电池技术的不断发展，微电网概念已成为一种可再生能源与负载集成的有效解决方案。相比于交流微电网，直流微电网不存在无功、谐波、同步等问题，运行方式更为灵活，供电可靠性更高，因此其在国内外的推广已呈潮涌之势。

由于可再生能源发电具有波动性和间歇性，因此直流微电网运行工况多变，能量流动频繁，存在直流母线电压波动问题，波动严重时甚至导致整个微电网系统崩溃，造成不可估计的损失。为保证直流微电网的安全性与可靠性，需要引入储能单元作为能量(功率)缓冲装置，因此研究出一种针对储能单元充放电的先进控制策略以更有效地抑制直流母线电压的波动，是一个亟待解决的问题。

近年来，微电网储能单元双向DC/DC变换器的充放电控制策略已成为热点研究课题之一，国内外许多学者对其展开了深入研究。文献《直流微电网储能系统自动充放电改进控制策略》将储能双向DC/DC变换器分为充电、放电和空闲3种工作模式，通过母线电压作为切换判据进行模式切换，避免储能单元频繁的充放电，但该文缺少对工作模式切换过程的暂态分析。文献Control Scheme for Autonomous and Smooth Mode Switching ofBidrectional DC-DC Converters in a DC Microgrid提出了一种用于储能双向DC/DC变换器充放电控制的开关式PI控制策略，并设计了恒流、恒压充电的自适应切换以延长储能单元使用寿命，但充放电切换的动态性能较差。文献《基于ESO与终端滑模控制的直流配电网母线电压控制》、《级联式双向DC-DC变换器的优化控制方法》等指出了双向DC/DC变换器因二极管、开关管等器件而具有耦合、时变和非线性的特征，且直流微电网存在电压等级多变、负载非线性波动以及外部不确定扰动等问题。因此，基于线性化的PI控制因其内在局限性，难以在改善储能单元动态性能的同时有效地抑制母线电压波动。

针对传统PI控制器的缺陷，部分学者引入了自抗扰控制(auto disturbancerejection control，ADRC)技术，ADRC是一种针对耦合、时变和非线性控制对象的有效解决方案，已逐步应用于工业控制领域中。而线性自抗扰控制(liner auto disturbancerejection control，LADRC)是ADRC的泛用化推广，降低了ADRC的使用难度以拓宽其工业应用推广的前景。文献《锂电池储能系统充放电的双闭环自抗扰控制器设计》将双闭环ADRC应用到锂电池储能系统中，提高了锂电池的动态性能和抗扰动能力。文献《光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制方法研究》将ADRC应用到光伏直流微电网储能单元充放电控制中，有效地抑制了母线电压的波动。文献《大型风电机组自抗扰转速控制》提出了风电机组的转速ADRC控制策略，实现了风机随风速变化的最大功率点跟踪，改善了风电的捕获效率。文献《基于线性自抗扰的微电网平滑切换控制策略》针对储能双向DC/DC变换器构建了LADRC控制器，验证了LADRC可有效抑制微电网离、并网切换时的暂态母线电压波动。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于LADRC的充放电控制方法，包括以下步骤：