[發明專利]基于大容量儲能系統的孤島并聯運行的控制方法

有效

• 申請號: 201710058827.1
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106712093B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 呂廣強;沈婷婷;耿嚴巖;顧偉;楊鑫;郭震
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于大容量儲能系統的孤島并聯運行的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、建立兩級式拓撲結構的光伏發電系統，前級采用boost變換器進行最大功率跟蹤控制，后級采用電壓源型逆變器進行功率控制；

步驟二、建立由永磁同步電機、風力渦輪機以及雙PWM變換器組成的風力發電系統，其中機側變換器用于最大功率跟蹤，網側變換器用于直流電壓控制；

步驟三、建立由蓄電池陣列和電壓源型逆變器組成的大容量蓄電池儲能系統；

步驟四、在孤島運行模式時，將步驟三建立的系統采用下垂控制方法維持PCC電壓和頻率穩定；

步驟五、根據蓄電池荷電狀態初始值的不同將儲能系統運行狀態分為兩種情況：相同的荷電狀態和不同荷電狀態；

荷電狀態相同時，對功率進行平均分配；

荷電狀態不同時根據SOC的狀態調整電壓源型逆變器的輸出功率情況，將儲能系統的充放電方式分為三種；

1)當蓄電池儲能系統的荷電狀態均未達到上限或者下限閾值時，此時多個儲能系統按照SOC實際狀態進行功率均分控制；

2)當多個蓄電池儲能系統中的任意一個蓄電池SOC達到上限閾值時，啟動變下垂控制調整下垂曲線使其充電功率逐漸變小，而蓄電池SOC未達到上限閾值的系統充電功率逐漸增加；

3)當多個蓄電池儲能系統中的任意一個蓄電池SOC進入下限閾值時，啟動變下垂控制策略使其放電功率逐漸變小，而蓄電池SOC未進入下限閾值的儲能系統放電功率逐漸增加。

2.根據權利要求1所述的基于大容量儲能系統的孤島并聯運行的控制方法，其特征在于，步驟五中變下垂控制策略具體為：

引入蓄電池之間的比值系數k，將系數k分別與功率參考值和下垂系數進行相乘進而改變電壓源型逆變器的下垂系數和功率參考點，使其按照SOC實際狀態進行功率均分，變下垂控制等式為：

(P^*·k-P)·k_p·k＝ω^*-ω

(Q^*·k-Q)·k_q·k＝u_ref-u_m

式中，P^*和P分別為有功功率指令和實際值，Q^*和Q分別為無功功率指令和實際值，k_p和k_q分別為有功下垂系數和無功下垂系數，ω^*和ω分別為基波角頻率指令值和實際值，u_ref和u_m分別為電壓額定值和實際值，k為第一蓄電池和第二蓄電池的荷電狀態比值；

將蓄電池SOC經過滯環控制器；

蓄電池SOC達到下限和上限閾值時有功功率下垂的表達式分別為：

(P^*·k-P)·k_p·k+k_xm＝ω^*-ω

(P^*·k-P)·k_p·k+k_sm＝ω^*-ω

式中：k_xm為下限變下垂因子；k_sm為上限變下垂因子；

當SOC達到下限閾值時，其滯環控制器輸出為1激活積分支路，此時下限變下垂因子k_xm逐漸增加，使得達到下限的蓄電池電壓源型逆變器輸出功率逐漸減小；

當SOC達到上限閾值時，其滯環控制器輸出為1激活積分支路，使得k_sm逐漸增加，進而使得達到上限的電壓源型逆變器吸收功率減小；

通過變下垂因子調整變下垂控制輸出曲線特性進而調整電壓源型逆變器的功率狀態以保證蓄電池SOC處于安全運行范圍。