[发明专利]一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法

摘要

本发明涉及一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法，对微电网系统中各微网单元建立了具体模型，通过对系统运行划分工作模式并充分考虑各模式下多种扰动的影响，从而实现系统在并离网运行稳态及其相互切换和负荷、发电波动等多种扰动下的稳定运行。本发明依据负载母线电压及具体工况，合理调整控制策略，以实现不同工作模式和工况下系统均能够稳定运行。同时，以电压为控制主体控制各微网单元及微网单元间的协调控制方法，在确保系统稳定运行的基础上避免各微网单元间频繁的功率交换，从而降低了功率损耗。与现有技术相比，降低了变流器功率等级、提高了系统安全性、储能的可靠性并降低了储能系统引发的故障率。

主权项

一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法，所述的直流微电网系统包括直流微电网和多个储能单元，所述的直流微电网包括多个微电网单元，所述的多个微电网单元和多个储能单元分别与直流母线连接，各所述的微电网单元通过分布式电源DG发电，其特征在于，所述的直流微电网系统的多模式切换协调控制方法包括以下步骤：S1，获取直流微电网运行状态，若为并网运行，则进入步骤S2，若为孤岛运行，则进入步骤S3；S2，将直流母线负载功率与直流微电网输出功率之差作为缺额功率，若缺额功率非负，则进入步骤S21，若缺额功率为负，则进入步骤S22；S21，判断各储能单元SOC，若SOC均已达到上限，则交流主网向直流母线提供缺额功率，若存在SOC未达到上限的储能单元，则交流主网给SOC未达到上限的储能单元充电，同时交流主网向直流母线提供缺额功率，维持直流母线电压稳定；S22，判断各储能单元SOC，若SOC均已达到上限，则直流微电网向交流主网回馈缺额功率，若存在SOC未达到上限的储能单元，则直流微电网给相应储能单元充电，若充电时直流微电网功率仍有盈余，则直流微电网将盈余的功率回馈给交流主网，交流主网维持直流母线电压稳定；S3，判断直流微电网是否正常运行，若是，则进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4，判断各储能单元是否均正常运行，若否，则进入步骤S52，若是，则将直流母线负载功率与直流微电网输出功率之差作为缺额功率，若缺额功率非负，则进入步骤S41，若缺额功率为负，则进入步骤S42；S41，判断各储能单元SOC，若SOC均低于下限，则系统执行甩负荷操作，若存在SOC未低于下限的储能单元，则相应储能单元向直流母线提供缺额功率，维持直流母线电压稳定；S42，判断各储能单元SOC，若SOC均已达到上限，则进入步骤S421，若存在未达到上限的储能单元，则进入步骤S422；S421，直流微电网进行下垂控制发电；S422，直流微电网给相应储能单元充电；S5，判断是否所有的储能单元都退出运行，若是，则进入步骤S51，若否，则进入步骤S52；S51，判断微电网单元DG是否出现故障，若是，则进入步骤S511，若否，则进入步骤S512；S511，若直流微网系统中剩余的正常直流微电网进行MPPT控制发电后功率仍小于直流母线负载功率，则直流母线进行次要负荷切除动作，再进行下垂控制，提供负载所需功率，降功率运行维持负载正常用电；S512，若直流微网系统中的各微电网单元DG进行MPPT控制发电后功率仍小于直流母线负载功率，则直流母线进行次要负荷切除动作，再进行下垂控制，共同承担负载用电；S52，故障储能单元退出运行，其余正常运行储能单元相应增大放电功率，按照各自储能最大容量成相同的比例进行充放电功率控制，承担直流微网系统所需缺额功率来维持直流母线电压稳定；所述的直流微电网系统在步骤S21和S22中的工作模式为第一工作模式，在步骤S41和S422中的工作模式为第二工作模式，在步骤S421和S51中的工作模式为第三工作模式，在步骤S52中的工作模式为第四工作模式；所述的第三工作模式下，各微电网单元的发电功率P_{dc_y}按下式计算：$\frac{P_{dc\_1}}{P_{dc\_1}^{\max }}-\frac{P_{dc\_2}}{P_{dc\_2}^{\max }}=\mathrm{......}=\frac{P_{dc\_n}}{P_{dc\_n}^{\max }}=\frac{V_{dc\_y}-i_{dc\_y}{Z}_{dc\_y}-V_{dc}^{*}}{V_{dc}^{\min }-V_{dc}^{\max }}$其中，为直流母线参考电压，y＝1,2，…n，n为微电网单元个数，V_{dc_y}为第y个微电网单元中DG的端电压，为第y个微电网单元中DG的最大输出功率，为微电网单元的最小允许输出电压，为微电网单元的最大允许输出电压，i_{dc_y}为输出电流，Z_{dc_y}为输出阻抗。