[发明专利]基于孤岛模式光储直流微电网的协调控制方法

摘要

本发明涉及一种基于孤岛模式光储直流微电网的协调控制方法，使用了非对称模糊控制对最大功率点跟踪控制进行优化改进。接着，由于在直流微电网系统里，前面光伏部分使用了改进的最大功率点跟踪控制，但是其并不直接介入到系统母线电压的控制中，提出由两个布尔量α、β构成的逻辑模块去抉择储能单元的不同运行状态，由储能单元控制母线电压稳定运行。最后综合依据光伏与储能系统运行特点，采用了一种两级分段式控制策略，把母线电压作为储能系统动作的信息载体，同时将电压分成五个区块，储能系统根据直流母线电压的大小并依据储能单元的荷电状态自主切换充放电状态。该方法整体上实现了直流微电网系统的经济可靠运行，直流微电网系统间协同效率提高。

主权项

1.一种基于孤岛模式光储直流微电网的协调控制方法，包含了光伏源、储能电池、单/双向DC/DC变换器、DC负荷，光伏源通过PV单向DC/DC变换器接直流母线，储能电池通过Battery双向DC/DC变换器接直流母线，直流母线给负载供电，其特征在于，协调控制包括以下几部分：1)光伏源：采用非对称模糊控制器对其进行最大功率点跟踪控制，非对称模糊逻辑控制器输入量分别是：光伏电池输出功率P的变化量与输出电压v的变化量的比值和误差变化率Δe，两个输入值第k时刻的表达式如下：Δe(k)＝e(k)‑e(k‑1)  (2)其中P(k)、v(k)分别是光伏电池当前k时刻的输出功率与电压，在极短时间内，可以将e(k)看作P‑U特性曲线某一点的斜率；非对称模糊逻辑控制器的输出控制量为电压调节量dv；2)储能电池：采用两个布尔量α、β构成的逻辑选择模块去抉择储能电池组的工作模式，逻辑选择模块采取直流额定母线电压参考值Vdc‑ref与母线上电压的瞬时值Vdc相比较，即Vdc‑ref与Vdc相比较，结果记为布尔量α的值，α＝Vdc‑Vdc‑ref；布尔量β的值则由|Δ|＝Vdc‑Vdc‑ref与0.05Vdc‑ref相比较得出，工作模式如下表所示：3)分段式控制：分5个区块控制，选择四个阀值，直流母线电压额定参考值Vdc‑ref与选取的四个阀值之间的关系如下：VL2＜VL1＜Vdc‑ref＜VH1＜VH2  (4)其中，VL2与VH2是直流母线电压允许波动的上下限临界电压值；VL1与VH1分别为储能电池放电与充电临界值；本发明设置的系统母线电压电压节点阀值分布具其中，额定直流母线电压参考值与相邻工作模式之间的母线电压值相差5％，(a)区块I：VL1＜Vdc＜VH1：当母线上电压的瞬时值Vdc大于VL1，并小于VH1时，光伏系统采用最大功率点跟踪工作模式运行，由光伏系统提供负荷侧所消耗的功率；(b)区块II：VH1＜Vdc＜VH2：当母线上电压的瞬时值Vdc大于VH1，并小于VH2时，光伏源的输出功率大于负荷所需要的功率，那么光储微电网系统的母线电压将会上升并转入区域II范围内，储能系统的双向DC/DC变换器将开始工作，使得储能系统处于充电状态，用以储存直流微电网系统中的多余电能，储能系统中下垂控制决定各储能电池组的充电功率，区块II在此里采用线性下垂控制，去平衡储能电池系统之间的电压调节能力，如下：其中，规定储能电池组放电时I_bi＞0，充电时I_bi＜0，参考的电压是第i个储能电池组的下垂曲线系数和母线电流分别是m_bi、I_bi；(c)区块III：VL2＜Vdc＜VL1：当母线上电压的瞬时值Vdc大于VL2，并小于VL1时，光储微电网系统之间将出现短暂功率短缺，光伏源输出的功率无法满足负荷侧需求，则母线电压降低，光储系统装入区块III中，在区块III中，光伏系统以最大功率点跟踪形式对外输出功率，此时储能系统以恒压模式运行，并按照直流微电网系统之间功率缺额去补偿所需；(d)区块IV：VH2＜Vdc：当母线上电压的瞬时值Vdc大于VH2时，光伏系统会先以最大功率点跟踪形式工作，储能电池是充电模式；接着如果储能电池的容量已经饱和，或者储能电池无法与光伏系统配合去满足直流母线侧电压下降至允许区间中，那么光伏系统切换成恒压模式的工作，保证直流母线电压的稳定；(e)区块V：Vdc＜VL2：当母线上电压的瞬时值Vdc小于VL2时，光储微电网系统之间功率严重不足，两者都无法满足负荷侧电力需求时，在这种状态下，为了防止母线电压的崩溃，甩掉部分负荷运行，按直流侧实际负荷的重要性与优先级来决择具体的甩负荷。