[发明专利]适用于光储一体化系统的蓄电池能量协调控制方法

权利要求书

1.一种适用于光储一体化系统的蓄电池能量协调控制方法，所述光储一体化系统采用光伏板和蓄电池为负载供电，蓄电池通过双向直流变换器进行能量控制；其特征在于包括，

采集光伏板输出电压U_pv、输出电流I_pv、直流母线电压U_dc和负载电流I_dc，计算光伏板输出功率P_pv和负载侧需求功率P_dc：

若功率差值ΔP＝P_pv-P_dc≥0，则进一步对直流母线电压U_dc与直流母线电压充电临界值U_{dc_H}进行判断，若U_dc≥U_{dc_H}，则按预设工作模式1对蓄电池状态进行充电控制；若U_{dc_L}U_dcU_{dc_H}，且电池电量SOC90％，则按预设工作模式2对蓄电池状态进行控制；U_{dc_L}为直流母线电压放电临界值；

若功率差值ΔP＝P_pv-P_dc0，则进一步对直流母线电压U_dc与直流母线电压放电临界值U_{dc_L}进行判断，若U_dc≤U_{dc_L}，则按预设工作模式3对蓄电池状态进行放电控制；若U_{dc_L}U_dcU_{dc_H}，且电池电量SOC15％，则按预设工作模式4对蓄电池状态进行控制；

工作模式1的控制方法包括：使光伏板处于最大功率点，并基于采集的蓄电池端电压U_b、直流母线电压U_dc和电感电流I_L对双向直流变换器的开关管进行控制，使双向直流变换器工作在Buck模式，蓄电池为充电状态；

工作模式2的控制方法包括：使光伏板处于恒压模式，双向直流变换器处于停机状态，蓄电池为空闲状态；

工作模式3的控制方法包括：使光伏板处于最大功率点，并基于采集的蓄电池端电压U_b、直流母线电压U_dc和电感电流I_L对双向直流变换器的开关管进行控制，使双向直流变换器工作在Boost模式，蓄电池为放电状态；

工作模式4的控制方法包括：使光伏板处于最大功率点，双向直流变换器处于停机状态，蓄电池为空闲状态；

工作模式1的实现过程包括：当蓄电池端电压U_b低于恒压充电电压U_cv，将恒压充电电压U_cv与蓄电池端电压U_b的差值经比例积分器PI₂进行调节，经上限值为恒流充电电流I_cg的限幅器K₂限幅后首先输出I_cg，将I_cg作为可变限幅器K₁的上限，实现蓄电池的快速恒流充电，随着蓄电池端电压U_b升高，限幅器K₂输出值减小，蓄电池充电放缓；

当蓄电池端电压U_b高于恒压充电电压U_cv，将恒压充电电压U_cv与蓄电池端电压U_b的差值经比例积分器PI₂进行调节，调节结果经限幅器K₂限幅后输出结果为0，将0作为可变限幅器K₁的上限；直流母线电压U_dc与直流母线电压放电临界值U_{dc_L}的差值经比例积分器PI₁进行调节，调节结果经可变限幅器K₁以0为上限限幅，从而限制电感电流设定值I_{L_set}0，防止蓄电池过度充电；

工作模式3的实现过程包括：当蓄电池端电压U_b高于放电截止电压U_cg，将放电截止电压U_cg与蓄电池端电压U_b的差值经比例积分器PI₃进行调节，经上限值为最大放电电流I_cut的限幅器K₃限幅后首先输出I_cut，将I_cut作为可变限幅器K₃的下限，实现蓄电池的最大电流放电，随着蓄电池端电压U_b降低，限幅器K₃输出增大，蓄电池放电变缓；

当蓄电池端电压U_b低于放电截止电压U_cg，将放电截止电压U_cg与蓄电池端电压U_b的差值经比例积分器PI₃进行调节，调节结果经限幅器K₃限幅后输出结果为0，将0作为可变限幅器K₁的下限；直流母线电压U_dc与直流母线电压放电临界值U_{dc_L}的差值经比例积分器PI₁进行调节，调节结果经可变限幅器K₁以0为下限限幅，从而限制电感电流设定值I_{L_set}0，防止蓄电池过度放电；

基于电感电流设定值I_{L_set}对双向直流变换器的开关管进行控制包括：

采用微分跟踪器TD对电感电流设定值I_{L_set}进行跟踪，跟踪值为x₁；

将电感电流I_L与跟踪值x₁作差得到电流反馈误差e；将电流反馈误差e作为fal函数构造的非线性PI控制器的输入：

若eδ，则fal函数构造的非线性PI控制器通过控制使电流反馈误差e快速趋近于0；

e≤δ，则fal函数构造的非线性PI控制器通过低通滤波特性对电流反馈误差e进行处理；

fal函数构造的非线性PI控制器的输出经过PWM调制后，输出对双向直流变换器的开关管控制信号；

式中δ为滤波因子；

所述fal函数构造的非线性PI控制器的数据处理过程包括：

式中a为非线性因子。

2.根据权利要求1所述的适用于光储一体化系统的蓄电池能量协调控制方法，其特征在于，所述蓄电池为阀控式铅酸蓄电池。