[發明專利]一種基于EMS的儲能變流器的功率均衡控制方法以及儲能控制系統

有效

• 申請號: 201910192425.X
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109861261B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 龐先標;曹篤峰;虞云龍
• 申請（專利權）人: 萬克能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 李品

本發明提出一種基于能量管理系統(EMS)的儲能變流器(PCS)的功率均衡控制方法以及實現此類方法的儲能控制系統。該方法包括：基于交流電力網絡負載側的負載總功率和各PCS的功率等級計算出各PCS所需的分配功率；根據每個電池通信上傳給該EMS的電池SOC值，先計算出電池SOC平均值再保證當前若干個電池中電池SOC值較大者相應的較多輸出能量而電池SOC值較小者相應的較少輸出能量；根據以上計算結果計算出每臺PCS應該輸出的均衡功率調節值。然后該EMS通過與每臺PCS通信把每臺PCS對應的均衡功率調節值下發給各PCS，從而實現各PCS的功率均衡控制。

技術領域

本發明屬于一種儲能變流器(PCS)的功率均衡控制方法，用于大規模電力儲能系統、微電網系統的控制，更具體地，本發明涉及一種基于EMS平臺的PCS功率均衡控制方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子技術的迅速發展，儲能變流器(PCS)越來越朝著大容量的方向發展。特別是在新能源應用領域，例如風力發電，光伏發電，蓄能電站，微電網等，其中PCS的容量可以高達數兆瓦(MW)。然而，受制于功率開關器件的通流能力，在大功率應用場合特別是在低壓大電流領域中，使用單個PCS的技術方案難以滿足功率輸出的要求，只能采用多個PCS并聯的技術方案以提高變流器的輸出功率。

在多臺并聯的PCS并聯離網運行的模式下，每臺PCS按電壓源的方式，用虛擬同步機或者下垂控制策略并聯帶負載運行，因各臺PCS元器件參數的差異、控制參數的差異、線路阻抗的差異等等均會導致各PCS等效輸出阻抗彼此會有差異，從而導致輸出電流會有差別，因此在傳統的電壓源控制策略條件下的PCS并聯系統很難做到功率均衡分配。

現有技術方案及存在問題：

1、主從控制：主從控制式PCS并聯系統中，一臺PCS作為主機按照電壓源方式運行，其他PCS均作為從機，按照電流源的方式進行工作，主機功率分配模塊根據負載電流為每一個從機提供電流參考信號，實現負載均分。此控制方式的主要缺點是：整個系統的動態響應能力完全依賴于主機的響應能力，系統動態性能差，主機一旦故障停機，整個系統將無法工作，系統可靠性不高；在此類并聯系統中從機的數目會影響并聯系統的穩定性。

2、集中控制：集中控制方式是通過一個外部總控制器檢測總負載電流并對其進行均分，經過通信線發到各個PCS單元的控制器中作為其電流參考值的控制策略。此控制方式的主要缺點是：一是增加系統成本，二是一旦外部總控制器出現故障，整個系統將不能正常工作。

3、外加無源阻抗：在PCS輸出端增加電阻電感從而增加系統阻抗，可使PCS并聯系統改善因輸出阻抗和線路阻抗差異造成的均流效果差的不利影響，從而達到功率均分的效果。此控制方式的主要缺點是：一是增加了系統成本，二是額外的增加了系統損耗，影響系統整體效率。

4、引入虛擬阻抗：在上述傳統下垂控制策略的基礎上增加虛擬阻抗控制，虛擬阻抗的引入使得等效輸出阻抗在較寬的頻帶下呈現為電阻性，而且通過選取相對較大的虛擬電阻分量可以實現各PCS單元按照自身容量分擔負載功率，可使PCS并聯系統達到功率均衡分配的目的。但是此虛擬阻抗控制方式的實現需要改變PCS原有的軟件控制算法，實現起來比較復雜，并且虛擬阻抗值的選取會影響系統運行的穩定性能，計算出比較合理的虛擬阻抗值也需要較大的工作量。

綜上所述，包含以上四種及其它現有技術方案中對均流問題的解決方案都有各自的優缺點，并且都是從設備本身出發去尋找解決方案，并沒有考慮儲能電池SOC值對各臺PCS功率分配的影響。

發明內容