[發明專利]適用于光儲一體化系統的蓄電池能量協調控制方法

有效

• 申請號: 202210925754.2
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115133520B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王艷敏;寧佳銘;王慶宇;袁世博;張涵清
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J3/38;H02J3/32;H02J3/36;H02M3/158
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 張利明

一種適用于光儲一體化系統的蓄電池能量協調控制方法，屬于蓄電池能量控制技術領域。本發明針對現有對雙向DC/DC變換器的非線性控制方法無法實現光儲一體化系統雙向能量協調控制的問題。包括：根據Psubgt;pv/subgt;和Psubgt;dc/subgt;控制蓄電池工作狀態；若功率差值ΔP＝Psubgt;pv/subgt;?Psubgt;dc/subgt;≥0，且Usubgt;dc/subgt;≥Usubgt;dc_H/subgt;，則按預設工作模式1對蓄電池狀態進行充電控制；若Usubgt;dc_L/subgt;Usubgt;dc/subgt;Usubgt;dc_H/subgt;，且電池電量SOC90％，則按預設工作模式2對蓄電池狀態進行控制；若功率差值ΔP＝Psubgt;pv/subgt;?Psubgt;dc/subgt;0，且Usubgt;dc/subgt;≤Usubgt;dc_L/subgt;，則按預設工作模式3對蓄電池狀態進行放電控制；若Usubgt;dc_L/subgt;Usubgt;dc/subgt;Usubgt;dc_H/subgt;，且電池電量SOC15％，則按預設工作模式4對蓄電池狀態進行控制。本發明用于實現蓄電池能量的協調控制。

技術領域

本發明涉及適用于光儲一體化系統的蓄電池能量協調控制方法，屬于蓄電池能量控制技術領域。

背景技術

在光儲一體化系統的實際應用中，蓄電池由于具有非線性特性，且在惡劣工作條件下會存在過度充放電的現象，會大大減少其使用壽命；尤其在內部參數和外部擾動劇烈變化時，會造成母線電壓的波動，嚴重時會破壞整個系統的正常運行。因此，如何實現蓄電池的自抗擾，基于能量守恒實現多工作模式間的平滑和協調控制，是目前行業關注和研究的焦點。

現有光儲一體化系統主要存在以下問題：

1)在光儲一體化系統的工程應用中，多以閥控式鉛酸蓄電池為主，其模型多以電化學模型為主，且多依賴電化學反應測試數據對參數進行求解，過程較復雜，且不利于蓄電池的能量管理和控制。在對光伏儲能系統的蓄電池進行建模時，未考慮內部復雜參數對電池狀態的影響，導致不能準確地表征蓄電池的性能狀態；進而使蓄電池的建模結果不精確，因此無法為其制定恰當的能量管理和控制方法。

2)在光儲一體化系統中，雙向DC/DC變換器是連接蓄電池和直流微網的關鍵器件。然而DC/DC變換器具有非線性特性，現有研究中多將DC/DC變換器與直流微網相分割，這嚴重制約著系統的控制性能。

一方面，雙向DC/DC變換器具有非線性特征，采用傳統的線性誤差反饋控制器較難取得理想的控制效果，其動態反應速度較慢，甚至當電路參數變化時會出現混沌或分岔等非線性現象；另一方面，直流微網存在電壓變化范圍大和負載非線性等特征，因此多針對雙向DC/DC變換器設計非線性控制策略，來提高其整體系統的動態性能。

在實際光儲一體化系統中，通常將雙向DC/DC變換器與蓄電池和直流微網分割開，單獨對其建模和設計控制器；其非線性控制的通常做法是：先通過微分幾何原理與代數變換將其線性近似化，之后再設計PI控制器。然而，當雙向DC/DC變換器電路拓撲較復雜時，其模型線性化處理過程較繁瑣。盡管已有研究使用非線性函數對PI控制器進行修正，但其僅改善了單向DC/DC變換器的動態性能，無法適用于實際光儲一體化系統的雙向能量管理，因此，無法實現雙向DC/DC變換器多工作模式的切換和能量協調控制需求。

發明內容

針對現有對雙向DC/DC變換器的非線性控制方法無法實現光儲一體化系統雙向能量協調控制的問題，本發明提供一種適用于光儲一體化系統的蓄電池能量協調控制方法。

本發明的一種適用于光儲一體化系統的蓄電池能量協調控制方法，所述光儲一體化系統采用光伏板和蓄電池為負載供電，蓄電池通過雙向直流變換器進行能量控制；包括，