[發明專利]一種雙極性直流微電網混合儲能系統協調控制方法

有效

• 申請號: 201611193021.5
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106786694B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 秦文萍;張宋杰;韓肖清;王鵬;王英;賈燕冰;任春光;張海濤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

一種雙極性直流微電網混合儲能系統協調控制方法，屬于雙極性直流微電網的穩定運行領域，雙極性直流微電網混合儲能系統，包括鋰電池、第一超級電容和第二超級電容；鋰電池通過第一雙向DC/DC變換器連接于雙極性直流母線的正線與負線PN上；第一超級電容通過第二雙向DC/DC變換器連接于雙極性直流母線的正線與零線PO上；第二超級電容N通過第三雙向DC/DC變換器連接于雙極性直流母線的零線與負線ON上；雙極性直流母線的三條母線通過電壓平衡器連接。本發明提高了雙極性直流微電網的電能質量；避免了電壓平衡器的頻繁動作。

技術領域

本發明屬于雙極性直流微電網的穩定運行領域，具體涉及一種雙極性直流微電網的混合儲能系統協調控制方法。

背景技術

目前，隨著電力需求的快速發展，以分布式電源構建的直流微電網不需要考慮無功功率、頻率等復雜參量，且線路損耗小、可靠性高，已成為新能源組網后并網的重要方式。但是以風能、太陽能為代表的分布式發電自身存在不可預測性和間歇性；再加上微電網中大量波動性負荷，使得電網質量下降，甚至造成功率出現嚴重不平衡。為了提高微電網運行的可靠性和優化電能質量，電力儲能技術應運而生，成為直流微電網中的一個關鍵環節。作為能量型儲能元件的鋰電池能量密度高，但功率密度低；而超級電容作為功率型儲能元件，功率密度高，但能量密度低。根據兩者在輸出特性上互補的優勢，專家們將兩者結合使用，并構成鋰電池-超級電容混合儲能系統。

混合儲能系統不僅能夠優化鋰電池充放電電流，延長儲能系統壽命，而且可以提高混合儲能系統動態響應。為了平滑鋰電池電流，有學者提出利用濾波器將直流母線上的功率波動分為低頻分量和高頻分量。高頻分量與低頻分量的波動分別由超級電容和鋰電池進行補償。也有學者提出一種鋰電池依據超級電容荷電量來調整出力的策略，實現了鋰電池電流的平滑控制。

隨著微網群的發展，直流微電網的結網形式開始多樣化。雙極性直流母線由于具有多等級電壓的優勢引起了人們的關注，也成為目前重要的結網形式。有學者設計的住宅用雙極性直流微網系統，可根據負荷端對供電電壓的不同需求由不同母線進行供電。傳統的混合儲能系統應用只針對單極性直流母線。而雙極性直流母線上的功率波動不同于以往單極性直流母線，雙極性直流母線中各條母線互有聯系，且一條母線上的功率波動會影響另一條母線。因此，有必要發明一種適合雙極性直流微網的混合儲能系統協調控制方法。

發明內容

為了解決目前缺乏雙極性直流母線電壓穩定控制方法的問題，本發明提供一種適合于雙極性直流微電網的混合儲能系統協調控制方法。

本發明的技術方案：一種雙極性直流微電網混合儲能系統協調控制方法，其特征是所述雙極性直流微電網混合儲能系統，包括鋰電池、第一超級電容和第二超級電容；鋰電池通過第一雙向DC/DC變換器I連接于雙極性直流母線的正線與負線PN上；第一超級電容P通過第二雙向DC/DC變換器II連接于雙極性直流母線的正線與零線PO上；第二超級電容N通過第三雙向DC/DC變換器III連接于雙極性直流母線的零線與負線ON上；雙極性直流母線的三條母線通過電壓平衡器連接。

2、根據權利要求1所述一種雙極性直流微電網混合儲能系統協調控制方法，其特征是第一雙向DC/DC變換器I采用下垂控制方式，控制鋰電池向PN母線充放電；電壓平衡器采用下垂控制方式，控制母線PO與母線ON之間能量的多能互補。

3、根據權利要求1所述一種雙極性直流微電網混合儲能系統協調控制方法，其特征是包括下述內容：

(1)協調雙極性直流母線功率平衡，即兩低壓直流母線PO與ON上分別采用第一超級電容與第二超級電容單獨平滑相應的母線電壓；兩個雙向DC/DC變換器均采用雙閉環恒壓控制方式，控制兩個超級電容充放電；其中一個雙向DC/DC變換器II以母線PO上的電壓作為其控制參量；另一個雙向DC/DC變換器III以母線ON上的電壓作為其控制參量；當雙極性直流母線電壓發生波動，在相應低壓側的雙向DC/DC變換器優先動作，通過雙閉環控制使超級電容快速充放電；