[发明专利]一种户用型能量路由器的控制方法

说明书

一种户用型能量路由器的控制方法，首先构建户用型能量路由器，包括为实现低碳发电的光伏电池板，用于削峰填谷的混合储能系统以及用户负载；然后构建能量路由器底层控制策略，包含光伏控制，混合储能系统控制以及逆变器控制，提出了基于虚拟阻抗的虚拟同步机无缝切换控制，最后根据能量管理对能量路由器的工作模式进行划分。本发明实现了对户级微电网系统的并网状态、离网状态，以及并离网的无缝切换过程有效控制，保证家庭用户在各种状态下的安全可靠用电，并在储能设备的帮助下能够保证家庭用户在电网失电时依然可以享有照明、影像等设备的供电服务，同时在一次结构上避免了线路的重复搭建，减少了设备数量，节约了成本和安装空间。

技术领域

本发明属于能量路由器设计领域，具体涉及一种户用型能量路由器的控制方法。

背景技术

随着科技的快速发展，能源的需求越来越大。由于化石能源的日渐枯竭及造成的环境问题，世界各国确立了发展新能源的能源战略。同时，随着新能源发电以及新能源交通工具的发展，各类型新能源发电、储能装置以及充电桩、电动汽车等电力电子型设备占比不断上升，给电网的稳定带来了新的挑战。利用可再生能源的分布式电源可以就近并入低压配电网，改善电网末端电能质量，缓解用电压力，提高电网抗灾能力，保证对重要用户的可靠供电。

但是，我国电力运营仍延续传统电力特点，其潮流流向仍保持单向运行，用户对电力生产、配送及消费等各个环节把控较弱，无法满足个性化需求。而且，传统集中式控制方法很难确保大规模新能源接入时电力系统的稳定运行。一方面，光伏、风力等新能源发电设备出力的随机性、波动性对电力系统的稳定运行造成扰动；另一方面，逆变器属于无转动惯量的静止元件，分布式能源的大量接入会造成电力系统等效转动惯量降低，降低了电力系统的稳定性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，为了更好地协调和控制以家庭为单位的户级微网的能量传输，本发明提供一种户用型能量路由器的控制方法。本发明能量路由器包含光伏系统、混合储能系统、负荷控制系统和并离网快速开关四大部分。通过本发明控制策略，能量路由器能实现并网运行、离网运行、负荷投切、并离网无缝切换等功能，具有控制简单、运行高效的优点。

本发明户用型能量路由器的系统组成包括：①光伏系统，光伏池板通过DC/DC变换器接入直流母线实现低碳发电；②混合储能系统，超级电容和蓄电池通过两路独立的双向DC/DC变换器接入直流母线，用于补偿分布式电源的随机性和波动性；③交流负荷控制系统，直流母线通过DC/AC逆变器连接交流母线，交流母线通过可控开关连接不同分级的交流负荷；④并离网快速开关，能量路由器的交流母线通过快速开关与交流电网相连，可实现并离网的切快速切换。上述光伏系统和混合储能系统的输出直流母线连接端可以并联后仅安装一个电流传感器。

一种户用型能量路由器的控制方法，包括以下步骤；

S1：构建能量路由器底层控制策略，包含光伏控制、混合储能控制以及逆变器控制；

S2：采用一种基于虚拟电阻的预同步控制，实现能量路由器并网和离网两种工况的无缝切换；

S3：构建能量管理策略，将能量路由器划分为不同工作模式，各模式采取不同的优化调度方法。

进一步，所述步骤S1中，能量路由器底层控制策略包括以下控制：

S1-1.光伏控制：其中包含MPPT控制和限功率控制两种模式，对MPPT控制而言，系统将光伏阵列的输出电压稳定在最大功率点，实现光伏的最大功率输出；对限功率控制而言，根据预先设定的限功率值，系统将降低光伏阵列运行电压，使光伏的输出功率稳定在功率限制值；

S1-2.混合储能控制：混合储能系统的输出电压参考值包括额定电压分量、下垂控制分量和二次补偿分量三个部分；