[發明專利]一種承擔穩壓功能的儲能DC/DC變換器低載高效控制方法

在審

• 申請號: 202210721965.4
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115085536A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 史尤杰;彭鵬;何智鵬;陳滿;雷博;葉復萌;胡振愷
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;南方電網調峰調頻發電有限公司
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04;H02M1/36;H02J7/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 楊帥峰;岳東升

本申請提供了一種承擔穩壓功能的儲能DC/DC變換器低載高效控制方法。針對直流微電網系統中采用下垂控制并承擔穩定直流微電網系統電壓的儲能DC/DC變換器，根據承擔功率主動決定是否進入待機模式，并根據母線電壓的變化主動決定是否退出待機模式，在保證直流微電網系統直流母線電壓穩定控制的同時，避免儲能DC/DC變換器長期運行于低載模式，提高運行效率。

技術領域

本發明涉及儲能DC/DC變換器應用領域，具體涉及一種承擔穩壓功能的儲能DC/DC變換器低載高效控制方法。

背景技術

近年來，電化學儲能技術在容量規模、使用壽命以及造價等方面發展迅速，尤其是隨著現代能源體系的發展和能源結構的調整，儲能體系戰略地位提高，儲能產業迎來了發展窗口期，尤其是隨著新能源汽車產業的發展，電化學儲能迎來了新的發展機遇。大量兆瓦級儲能示范項目已經投運和正在建設過程中。

在目前已有的除抽水蓄能的儲能技術中，只有電化學儲能及機械能儲能系統較具有商業化可行性，而機械能儲能易受到地理因素的制約，不便于靈活應用，電化學儲能中特別是鋰離子電池儲能系統則具有很強的應用靈活性，且隨著技術的發展，投資成本將會逐漸下降，應用空間越來越大。電化學儲能已經被廣泛用于可再生能源發電、交直流微電網、通訊基站等領域，承擔削峰填谷、緊急備用、平抑波動等功能。

在直流微電網系統中，電化學儲能承擔穩定直流微電網系統直流母線電壓的角色，并根據直流微電網系統中其他發電源和負荷的情況自主決定電化學儲能系統的充放電控制。然而在直流微電網系統配置時，為了滿足直流負荷的可靠供電，直流微電網系統中電化學儲能的功率配置要大于直流負荷的峰值功率，因此在直流微電網系統運行時，當直流負荷功率比較小時，會存在電化學儲能長期運行在低載狀態，運行效率低。尤其是直流微電網系統中可能存在多組電化學儲能系統，這些電化學儲能系統在設備廠家、響應速度等方面存在差別，且這些電化學儲能系統可能布置在不同的空間位置，因此采用快速協調控制的方式去解決低載低效的問題存在障礙。因此，需要電化學儲能在保證直流微電網系統直流母線電壓穩定的同時在電化學儲能自身設備端解決低載低效問題。

發明內容

基于此，為解決上述電化學儲能在直流微電網應用中存在的低載低效問題，本發明提出了一種承擔穩壓功能的儲能DC/DC變換器低載高效控制方法，針對直流微電網系統中采用下垂控制并承擔穩定直流微電網系統電壓的儲能DC/DC變換器，根據承擔功率主動決定是否進入待機模式，并根據母線電壓的變化主動決定是否退出待機模式，在保證直流微電網系統直流母線電壓穩定控制的同時，避免儲能DC/DC變換器長期運行于低載模式，提高運行效率。

為達到上述目的，本發明方案按照如下方案實施：

一種承擔穩壓功能的儲能DC/DC變換器低載高效控制方法，針對的儲能DC/DC變換器為直流微電網系統中儲能電池和直流母線之間連接的DC/DC變換器裝置，如圖1所示。所述的儲能DC/DC變換器硬件電路采用非隔離DC/DC拓撲結構；控制策略采用基于下垂控制的電壓閉環控制方式。

本發明一種承擔穩壓功能的儲能DC/DC變換器低載高效控制方法，所述的控制策略是在下垂控制的基礎上增加主動進入待機和退出待機模式機制，避免儲能DC/DC變換器進入低載運行模式。同時在直流微電網系統電源或負載功率突然增大時，儲能DC/DC變換器可以自動投入運行，重新承擔穩定母線電壓的角色，保證母線電壓的穩定，如圖2所示。

實現上述目標包括以下步驟：

1、根據儲能DC/DC變換器功率范圍和下垂曲線設定儲能DC/DC變換器進入待機模式的功率閾值P_L和最長持續時間T_PL；根據直流微電網電壓運行范圍設定儲能DC/DC變換器退出待機模式的直流母線電壓上限值V_H和直流母線電壓下限值V_L。