[發(fā)明專利]一種光伏直流微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310472197.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN103545905A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張富洲;陳莎;張雪煜;王修龐;郭旭;李吉浩;于晶榮;李冬雪;羅道軍;薛冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司南陽(yáng)供電公司
• 主分類號(hào): H02J7/34
• 分類號(hào): H02J7/34
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 季發(fā)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏直流微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)

在環(huán)境污染和能源危機(jī)的雙重壓力下，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為電力電子行業(yè)的研究熱點(diǎn)。在電力電子技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)的推動(dòng)下，直流微電網(wǎng)將得到快速發(fā)展。直流微電網(wǎng)以其便于控制、可靠性高、損耗小等優(yōu)點(diǎn)將成為偏遠(yuǎn)山村和未來(lái)家庭的主要供電結(jié)構(gòu)。

直流微電網(wǎng)的特點(diǎn)是分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)載之間的協(xié)調(diào)控制。而現(xiàn)有的協(xié)調(diào)控制技術(shù)多采用主從并聯(lián)法或母線電壓下垂法。主從并聯(lián)法須包含主單元和從單元，主單元負(fù)責(zé)穩(wěn)定直流母線電壓，采用恒壓控制，從單元采用恒流控制，但各單元之間需要實(shí)現(xiàn)快速通信。母線電壓下垂法利用各單元的輸出電流，改變各單元的等效輸出電阻，實(shí)現(xiàn)均流控制。迄今為止，對(duì)光伏直流微電網(wǎng)尚無(wú)較為理想的控制方法，既能保證直流母線電壓穩(wěn)定在恒壓狀態(tài)，又能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的均流輸出，使供能系統(tǒng)與負(fù)載很好的匹配，節(jié)約能耗，且運(yùn)行可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種光伏直流微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)控制方法，該方法既能保證直流母線電壓穩(wěn)定在恒壓狀態(tài)，又能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的均流輸出，使直流微電網(wǎng)與大電網(wǎng)有機(jī)地結(jié)合，不僅使供能系統(tǒng)與負(fù)載很好的匹配，運(yùn)行可靠，而且能有效地節(jié)約能耗。

實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是：一種光伏直流微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)控制方法，包括并網(wǎng)模式的控制和直流微電網(wǎng)孤島模式的控制：

A．并網(wǎng)模式的控制：

當(dāng)大電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，直流微電網(wǎng)工作在并網(wǎng)模式下，采用主從并聯(lián)法，大

電網(wǎng)接口電路作為主單元，蓄電池單元等效為負(fù)載的一部分，并與直流負(fù)載和光伏陣列作為從單元，光伏陣列接口電路工作在MPPT模式；當(dāng)光伏陣列產(chǎn)生的能量大于直流負(fù)載所需能量時(shí)，大電網(wǎng)接口電路工作在逆變模式，把微電網(wǎng)內(nèi)剩余能量以單位功率因數(shù)輸送到大電網(wǎng)；當(dāng)光伏陣列產(chǎn)生的能量不足時(shí)，大電網(wǎng)接口電路工作在整流模式，并以單位功率因數(shù)從大電網(wǎng)內(nèi)獲取電能；由大電網(wǎng)接口電路維持微電網(wǎng)中的能量平衡，并穩(wěn)定微電網(wǎng)中直流母線電壓；

B．孤島模式的控制：

當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，直流微電網(wǎng)工作在孤島模式下，采用直流母線電壓

下垂控制方法：當(dāng)直流母線電壓在設(shè)定的穩(wěn)定控制值以上時(shí)，光伏陣列接口電路運(yùn)行在電壓下垂模式，根據(jù)直流母線電壓調(diào)節(jié)輸出電流；當(dāng)直流母線電壓在設(shè)定的穩(wěn)定控制值以下時(shí)，光伏陣列接口電路運(yùn)行在MPPT模式，實(shí)現(xiàn)光伏陣列電能的最大輸出；當(dāng)直流母線電壓低于設(shè)定的直流母線電壓控制下限值時(shí)，光伏陣列輸出電流達(dá)到限制電流，光伏陣列接口電路控制恒流輸出，如果直流母線電壓繼續(xù)跌落時(shí)，光伏陣列接口電路停止工作；蓄電池組中各蓄電池單元分別在蓄電池接口電路的控制下實(shí)現(xiàn)充放電，其充放電的門檻電壓設(shè)置為所述穩(wěn)定控制值，直流微電網(wǎng)的功率缺額由蓄電池組提供，當(dāng)直流母線電壓在較佳控制范圍內(nèi)時(shí)，蓄電池接口電路運(yùn)行在電壓下垂控制模式，基于直流母線電壓和蓄電池的SOC，選擇相應(yīng)的充放電電流；當(dāng)直流母線電壓在較佳控制范圍以外時(shí)，蓄電池組以極限電流進(jìn)行充放電，以協(xié)調(diào)直流微電網(wǎng)的能量平衡；直流負(fù)載通過負(fù)載接口電路控制，負(fù)載接口電路采用電壓電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，通過改變負(fù)載電壓的大小，調(diào)節(jié)負(fù)載功率。

所述大電網(wǎng)接口電路設(shè)置三相全橋逆變器，所述光伏陣列接口電路設(shè)置

Boost變換器，所述蓄電池接口電路設(shè)置雙向Boost/Buck變換器，所述負(fù)載接口電路設(shè)置Buck變換器。

所述三相全橋逆變器對(duì)直流母線電壓采用PI控制器控制，對(duì)并網(wǎng)電流采用比

例諧振控制器控制，并網(wǎng)時(shí)控制直流母線電壓恒為穩(wěn)定控制值。

所述Boost變換器有MPPT控制和電壓下垂控制兩種模式，并網(wǎng)模式時(shí)，

Boost變換器工作在MPPT模式，采用的MPPT算法為基于PI控制器的變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法；孤島模式時(shí)，直流母線電壓高于穩(wěn)定控制值時(shí)，采用下垂控制模式，當(dāng)直流母線電壓低于穩(wěn)定控制值時(shí)，采用MPPT控制模式，輸出最大功率，穩(wěn)定母線電壓。

所述雙向Boost/Buck變換器，并網(wǎng)模式時(shí)作為負(fù)載，只有充電和不工作兩種

模式，?SOC算法根據(jù)蓄電池組輸出電壓得到合適的充電電流，充電方法采用三階段充電法，電流控制環(huán)節(jié)采用PI控制器；孤島模式時(shí)，所述雙向Boost/Buck變換器運(yùn)行在電壓下垂控制模式，直流母線電壓在較佳控制范圍以內(nèi)時(shí)，采用下垂控制模式。