[發明專利]一種結合蓄電池與超級電容的微電網儲能裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201610121884.5
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105790293B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李春來;劉衛亮;張海寧;王印松
• 申請（專利權）人: 國網青海省電力公司;華北電力大學（保定）;國網青海省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種結合超級電容與蓄電池的微電網儲能裝置及控制方法，屬于微電網控制技術領域。首先將微電網的功率調度指令分解為高頻部分與低頻部分，然后由超級電容輸出功率調度指令的高頻部分，由蓄電池負責輸出功率調度指令的低頻部分，并引入變比例下垂控制器、虛擬阻抗以及儲能單元端電壓前饋等控制手段，從而可保證微電網的穩定運行并提高系統電能質量。

技術領域

本發明涉及一種結合蓄電池與超級電容的微電網儲能裝置及控制方法，屬于微電網控制技術領域。

背景技術

微電網在運行過程中，新能源發電功率波動與負荷波動的容易引起系統電壓與頻率的波動，甚至引起系統不穩定。為了維持微電網的穩定并提高電能質量，可在微電網系統中加入一定的儲能裝置。

蓄電池在儲能設備中應用較為廣泛，其能量密度較大，但是受電化學反應速率的限制，蓄電池的功率密度比較小，在短時間內不能快速的吸收或釋放較大目標功率；超級電容充放電時內部發生的是物理變化，具有功率密度大的特點，可以在短時間內提供較大功率，但是能量密度比較低。鑒于超級電容與蓄電池在性能上有較強的互補性，可將它們通過構成微電網混合儲能裝置，以用于平抑微電網系統的功率波動。

當微電網功率發生波動時，需要采取有效的控制方法對超級電容與蓄電池進行準確的功率調度，以保證系統的穩定。現有的控制方法一般借鑒傳統逆變器的功率反饋控制，而未對蓄電池與超級電容的特性差異、儲能水平的變化、下垂控制器參數的自適應能力、抑制諧波等方面進行全面考慮，導致對儲能裝置功率調度的精度不高。

發明內容

針對現有微電網中結合蓄電池與超級電容的儲能裝置功率調度精度不高的問題，本發明提出一種結合蓄電池與超級電容的微電網儲能裝置及控制方法，所述微電網儲能裝置包括蓄電池、超級電容、MPU控制器、第一單相逆變橋、第二單相逆變橋、第一LCL濾波器、第二LCL濾波器、第一驅動模塊、第二驅動模塊、第一至第四電流傳感器、第一至第五電壓傳感器構成，并通過第一至第四電纜連接至微電網母線，其中，第一單相逆變橋由第一至第四功率管構成，第二單相逆變橋由第五至第八功率管構成；第一LCL濾波器與第二LCL濾波器均由單相逆變橋側電感、濾波電容、電網側電感構成；

第一驅動模塊的輸入端與MPU控制器連接，第一驅動模塊的一輸出端與第一單相逆變橋的第一功率管、第四功率管的柵極連接，第一驅動模塊的另一輸出端與第一單相逆變橋的第二功率管、第三功率管的柵極連接；

第二驅動模塊的輸入端與MPU控制器連接，第二驅動模塊的一輸出端與第二單相逆變橋的第五功率管、第八功率管的柵極連接，第二驅動模塊的另一輸出端與第二單相逆變橋的第六功率管、第七功率管的柵極連接；

超級電容的輸出正端與第一電壓傳感器的測量正端連接，超級電容的輸出負端與第一電壓傳感器的測量負端連接；第一電壓傳感器的測量輸出端與MPU控制器連接；第一單相逆變橋的輸入正端與超級電容的輸出正端連接，第一單相逆變橋的輸入負端與超級電容的輸出負端連接，第一單相逆變橋的輸出正端與第一電流傳感器的測量正端連接，第一單相逆變橋的輸出負端與第一LCL濾波器的濾波電容的負端連接；第一電流傳感器的測量負端與第一LCL濾波器逆變橋側電感的一端連接，第一電流傳感器的測量輸出端與MPU控制器連接；第一LCL濾波器逆變橋側電感的另一端與第一LCL濾波器的濾波電容的正端連接；第一LCL濾波器電網側電感的一端與第一LCL濾波器的濾波電容的正端連接，第一LCL濾波器電網側電感的另一端與第二電流傳感器的測量正端連接；第二電流傳感器的測量負端與第二電壓傳感器的測量正端連接，第二電流傳感器的測量輸出端與MPU控制器連接；第二電壓傳感器的測量負端與第一單相逆變橋的輸出負端連接，第二電壓傳感器的測量輸出端與MPU控制器連接；第一電纜的一端與第二電流傳感器的測量負端連接，第一電纜的另一端與微電網母線的正端連接；第二電纜的一端與第二電壓傳感器的測量負端連接，第二電纜的另一端與微電網母線的負端連接；第五電壓傳感器的測量正端與微電網母線的正端連接，第五電壓傳感器的測量負端與微電網母線的負端連接，第五電壓傳感器的測量輸出端與MPU控制器連接；