本發(fā)明涉及一種儲能系統(tǒng)下垂控制方法，尤其是一種用于直流配電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)下垂控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著新能源和電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，分布式電源和直流用電負荷急劇增加，傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)面臨分布式能源接入，負荷多樣化，負荷調(diào)度及潮流均衡協(xié)調(diào)控制復雜化等一系列問題。相比于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)在提升電能輸送容量、增加系統(tǒng)可控性以及提高供電質(zhì)量等方面具有更加優(yōu)越的性能。直流配電網(wǎng)接入儲能系統(tǒng)可以顯著減小新能源對電網(wǎng)的沖擊，提高新能源利用率，同時，儲能系統(tǒng)還可以起到消峰填谷、提高電能質(zhì)量和供電可靠性等多方面作用。

目前直流配電網(wǎng)中儲能的控制策略主要有主從控制策略、電壓下垂控制策略等。主從控制策略主要用于分布式儲能系統(tǒng)并聯(lián)控制。該方法均流效果較好，但是由于互聯(lián)線的存在，增加了控制難度，當并聯(lián)系統(tǒng)中主模塊發(fā)生故障時，整個系統(tǒng)無法正常工作，可靠性低。電壓下垂控制策略通過設(shè)置下垂系數(shù)，使得每個電源有各自獨立的下垂關(guān)系曲線，使系統(tǒng)具有良好的冗余性和可擴展性，但當線路阻抗較大而不能忽略時，會影響功率分配的準確性。

中國專利201510056732.7公布了一種直流微網(wǎng)的下垂控制改進方法，針對連線電阻影響功率分配的準確性的問題，將公共母線電壓作為反饋信號，直流微電網(wǎng)中各微電源設(shè)置相同的電壓參考值，實現(xiàn)了比較理想的各微源間功率分配效果。

中國專利201410858305.6公布了一種直流電網(wǎng)的電壓下垂控制方法，該方法將任意結(jié)構(gòu)的直流電網(wǎng)變成只有輻射狀連接的拓撲結(jié)構(gòu)；對直流電網(wǎng)的潮流分布進行分析，計算系統(tǒng)電壓發(fā)生波動時各支路的功率變化；根據(jù)系統(tǒng)電壓發(fā)生波動時各支路的功率維持不變，從而達到減小系統(tǒng)電壓波動的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決儲能系統(tǒng)對直流配電網(wǎng)的適應性問題同時增加直流配電網(wǎng)慣性，提出一種用于直流配電網(wǎng)的下垂控制方法。穩(wěn)態(tài)時，本發(fā)明能夠提高儲能系統(tǒng)對直流配電系統(tǒng)的適應性，根據(jù)電網(wǎng)電壓實時調(diào)整蓄電池充放電電流，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)“友好”地接入電網(wǎng)。暫態(tài)時，本發(fā)明可以增加直流配電網(wǎng)的慣性，提高直流配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明用于直流配電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)下垂控制方法包括穩(wěn)態(tài)下垂控制和暫態(tài)慣性控制兩部分，步驟如下：

1、計算穩(wěn)態(tài)下垂控制的穩(wěn)態(tài)參考電流偏離值△i0ref1，暫態(tài)慣性控制的暫態(tài)參考電流偏離值△i0ref2、參考電流偏離值△i0ref和實際電流參考值i^*0ref；

1)計算電網(wǎng)電壓偏離值△v和儲能雙向變換器的穩(wěn)態(tài)參考電流偏離值△i0ref1；

將直流配電網(wǎng)額定電壓vref與檢測得到的直流配電網(wǎng)實際電壓值v1相減得到電網(wǎng)電壓偏離值△v，電網(wǎng)電壓偏離值△v乘以給定的穩(wěn)態(tài)下垂系數(shù)k1得到儲能雙向變換器的穩(wěn)態(tài)參考電流偏離值△i0ref1，如下式：

△i0ref1＝k1*△v；

2)計算暫態(tài)參考電流偏離值△i0ref2；

對電網(wǎng)電壓偏離值△v進行判斷，當△v>0時，給定暫態(tài)參考電流偏離系數(shù)k3＝1,當△v<0時，給定暫態(tài)參考電流偏離系數(shù)k3＝-1。給定暫態(tài)慣性系數(shù)k2乘以△v的絕對值，得到暫態(tài)參考電流絕對值暫態(tài)參考電流偏離系數(shù)k3乘以暫態(tài)參考電流絕對值可得暫態(tài)參考電流偏離值△i0ref2,如下式：

3)、計算參考電流偏離值△i0ref和實際電流參考值i^*0ref；

將穩(wěn)態(tài)參考電流偏離值△i0ref1與暫態(tài)參考電流偏離值△i0ref2相加得到參考電流偏離值△i0ref，給定電流參考值i0ref與參考電流偏離值△i0ref相加得到實際電流參考值i^*0ref,如下式：

實際電流參考值i^*0ref不能大于給定最大電流參考值imax或者不能小于給定最小電流參考值imin，如下式：

imax≤i^*0ref≤imin；

2、將實際電流參考值i^*0ref減去檢測得到的實際電流值i0，得到電流偏差△i0，經(jīng)過pi控制策略產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號△i'0；

調(diào)節(jié)信號△i'0經(jīng)過pwm調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動儲能雙向變換器，控制儲能系統(tǒng)按實際電流參考值i^*0ref輸出電流。

附圖說明

圖1基于本發(fā)明的儲能雙向變換器控制原理圖；

圖2穩(wěn)態(tài)下垂控制特性原理圖；

圖3未采用下垂控制直流電壓仿真波形；

圖4未采用下垂控制儲能雙向變換器輸出電流仿真波形；

圖5采用本發(fā)明穩(wěn)態(tài)下垂控制直流電壓仿真波形；

圖6采用本發(fā)明穩(wěn)態(tài)下垂控制儲能雙向變換器輸出電流波形；

圖7采用本發(fā)明的直流電壓仿真波形；

圖8采用本發(fā)明的儲能雙向變換器輸出電流波形。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明用于直流配電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)下垂控制方法包括穩(wěn)態(tài)下垂控制和暫態(tài)慣性控制兩部分，具體為：

將直流配電網(wǎng)額定電壓vref與直流配電網(wǎng)實際電壓值v1相減得到電網(wǎng)電壓偏離值△v，電網(wǎng)電壓偏離值△v乘以給定穩(wěn)態(tài)下垂系數(shù)k1，得到儲能雙向變換器的穩(wěn)態(tài)參考電流偏離值△i0ref1。對電網(wǎng)電壓偏離值△v進行判斷，當△v>0時，給定暫態(tài)參考電流偏離系數(shù)k3＝1,當△v<0時，給定暫態(tài)參考電流偏離系數(shù)k3＝-1。給定暫態(tài)慣性系數(shù)k2乘以電網(wǎng)電壓偏離值△v的絕對值，得到電網(wǎng)電壓偏離值給定暫態(tài)參考電流偏離系數(shù)k3乘以電網(wǎng)電壓偏離值可得暫態(tài)參考電流偏離值△i0ref2。穩(wěn)態(tài)參考電流偏離值△i0ref1與暫態(tài)參考電流偏離值△i0ref2相加得到參考電流偏離值△i0ref，電流參考值i0ref與參考電流偏離值△i0ref相加得到實際電流參考值i^*0ref。實際電流參考值i^*0ref不能大于給定最大電流參考值imax或者不能小于給定最小電流參考值imin。實際電流參考值i^*0ref減去檢測得到的實際電流值i0生成電流偏差△i0，電流偏差△i0經(jīng)過pi控制策略產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號△i'0。調(diào)節(jié)信號△i'0經(jīng)過pwm調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動儲能雙向變換器。

穩(wěn)態(tài)下垂控制特性原理如圖2所示，當直流電壓低于額定電壓時，如果儲能雙向變換器工作在放電狀態(tài)，則增加儲能系統(tǒng)放電電流，如果雙向變換器工作在充電狀態(tài)時，則減小儲能系統(tǒng)充電電流。當直流電壓高于額定電壓時，如果雙向變換器工作在放電狀態(tài)，則減小放電電流，如果雙向變換器工作在充電狀態(tài)時，則增加充電電流。

以儲能雙向變換器采用buck/boost雙向變換器為例，在matlab/simulink中搭建基于用于直流配電網(wǎng)的下垂控制方法的仿真實驗平臺對本發(fā)明進行實驗驗證。如圖3與圖4所示，buck/boost未采用下垂控制，buck/boost雙向變換器處于恒流放電工況，負荷突變時，直流電壓下降當700v以下，蓄電池通過buck/boost雙向變換器依然恒流放電。如圖5與圖6所示，當buck/boost雙向變換器僅采用本發(fā)明的穩(wěn)態(tài)下垂控制方法時，負荷突變時，相應地增加放電電流，直流電壓跌落幅度明顯變小。如圖7與圖8所示，當雙向變換器采用本發(fā)明時，穩(wěn)態(tài)下垂控制與暫態(tài)慣性控制同時起作用，負荷突變時，buck/boost雙向變換器輸出電流相應的增加，直流電壓跌落進一步減小，當暫態(tài)轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)時，暫態(tài)慣性控制不起作用，不影響穩(wěn)態(tài)下垂控制的控制效果。由仿真波形可知，本發(fā)明可顯著改善電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特性，增加直流配電網(wǎng)的慣性，提高直流配電網(wǎng)穩(wěn)定性。