本發(fā)明涉及直流微網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)及其下垂控制方法。

背景技術(shù)：

1、在分布式儲能中，儲能裝置需要具有存儲電能質(zhì)量好，可調(diào)節(jié)性高以及響應(yīng)速度快等特點，基于此，具備以上特點的蓄電池儲能非常適用于新能源發(fā)電系統(tǒng)中。然而蓄電池所能承受電壓往往較低，直接連接直流母線會損壞電池，而且蓄電池兩端電壓隨著其soc狀態(tài)起伏較大，輸出電壓不穩(wěn)定。因此通常在蓄電池與電網(wǎng)之間連接雙向dc-dc變換器，調(diào)節(jié)一二次側(cè)電壓、電流。但分布式儲能存在控制困難、能量損耗大、工作場景復(fù)雜多變等問題，因此工作在該場景下的雙向dc-dc變換器必須滿足能量損耗小、輸入輸出增益大等特點，從而能夠適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境。

2、針對母線電壓偏移以及功率均衡分配精度問題，國內(nèi)外對于下垂控制策略進行了諸多研究，現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計了母線補償控制，加減載時母線電壓波動小，但其充放電計算公式不同，控制系統(tǒng)復(fù)雜；通過級聯(lián)下垂控制下使得soc能快速均衡，雖然考慮了電池容量不同對系統(tǒng)的影響，但缺乏對儲能系統(tǒng)過充過放的研究；通過改進了冪指數(shù)下垂系數(shù)，調(diào)整調(diào)速因子可以改變充放電速度，但其因保護區(qū)間限制，soc調(diào)整效果不明顯?，F(xiàn)有技術(shù)中還采用了變調(diào)速因子下垂控制，雖提高了soc均衡速度，但犧牲了輸出功率響應(yīng)速度；現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種基于時間函數(shù)的變調(diào)速因子下垂控制策略，能夠快速分配輸出功率，縮短功率分配響應(yīng)時間，但其調(diào)速因子系數(shù)發(fā)生突變，輸出功率發(fā)生抖動，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；或是進行動態(tài)調(diào)整下垂控制系數(shù)，母線電壓偏移值低，但其soc均衡速度沒有明顯的變化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明一方面提供了多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)，包括若干儲能模塊，每個儲能模塊分別通過雙向clllc儲能變換器接入電網(wǎng)，所述雙向clllc儲能變換器包括對稱的一次側(cè)結(jié)構(gòu)、二次側(cè)結(jié)構(gòu)和變壓器，所述一次側(cè)結(jié)構(gòu)和二次側(cè)結(jié)構(gòu)均包括由四個開關(guān)管構(gòu)成的全橋電路和諧振電路；

2、當變換器的最大電壓增益mac_max與變換器工作在最小頻率下的電壓增益mac(ωn.min)滿足mac_max＜mac(ωn.min)時，參數(shù)k值為公共區(qū)域內(nèi)電壓增益mac_max的邊界上的極大值點kmax，反之，參數(shù)k為極小值點kmin；根據(jù)參數(shù)k得到品質(zhì)因數(shù)q為：

3、

4、當選擇的參數(shù)k值不滿足：時，將參數(shù)k設(shè)定為

5、其中，所述公共區(qū)域為滿足變換器電壓增益的前提下，實現(xiàn)zvs的參數(shù)k和品質(zhì)因數(shù)q的選取區(qū)域；參數(shù)k為：k＝lm/lr1，lr1和lm分別為一次側(cè)結(jié)構(gòu)的諧振電感和勵磁電感。

6、進一步的，所述變換器的最大電壓增益為：

7、

8、其中，n為變壓器的變比，vin.min為一次側(cè)結(jié)構(gòu)的輸入電壓的最小值，vout_max為二次側(cè)結(jié)構(gòu)的輸出電壓的最大值。

9、進一步的，所述變壓器變比n為：

10、

11、其中，vn-in為直流母線的額定電壓，vn-out為二次側(cè)結(jié)構(gòu)輸出的額定電壓。

12、

13、進一步的，勵磁電感l(wèi)m為：

14、

15、其中，req為變換器的等效阻抗；ωr為變換器的諧振頻率。

16、本發(fā)明第二方面提供了多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)的下垂控制方法，將第i個儲能模塊的下垂系數(shù)zi與該儲能模塊輸出功率相乘并經(jīng)過電壓電流雙閉環(huán)控制，得到pwm控制信號，實現(xiàn)對相應(yīng)的雙向clllc儲能變換器的充放電控制；

17、所述第i個儲能模塊的下垂系數(shù)zi為：

18、

19、其中，ki為第i個儲能模塊的的soc均衡系數(shù)，zs為調(diào)整系數(shù)；r為調(diào)速因子；si為第i個儲能模塊的可用電量。

20、進一步的，所述調(diào)整系數(shù)zs為：

21、zs＝eβ(0.2-s)；

22、其中，β為放大系數(shù)，β＞0，s為儲能模塊總的可用電量。

23、進一步的，所述第i個儲能模塊的soc均衡系數(shù)ki關(guān)系式為：

24、

25、其中，m為儲能模塊的數(shù)量。

26、進一步的，所述調(diào)速因子r為：

27、

28、其中，rmin為最小調(diào)速因子；δp為兩變換器輸出功率差值；δpmax為輸出功率最大差值，α為常數(shù)。

29、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

30、本發(fā)明公開了一種適于直流微網(wǎng)系統(tǒng)的雙向clllc儲能變換器，通過對雙向clllc儲能變換器中勵磁電感、參數(shù)k和q進行設(shè)計，滿足電壓增益的要求。在雙向clllc儲能變換器基礎(chǔ)上，提供了一種多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)的下垂控制方法，通過引入調(diào)整系數(shù)使的儲能系統(tǒng)輸出功率能隨著soc動態(tài)變化，解決了蓄電池過充過放問題并保證了蓄電池的使用壽命，通過均衡系數(shù)實現(xiàn)了儲能系統(tǒng)soc均衡，通過改進調(diào)速因子r，使得調(diào)速因子具有正弦函數(shù)特性，仿真結(jié)果表明，改進后的下垂控制在同時兼顧儲能系統(tǒng)的響應(yīng)速度與均衡速度的前提下，能夠有效縮短儲能系統(tǒng)soc均衡時間。

31、以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)，包括若干儲能模塊，每個儲能模塊分別通過雙向clllc儲能變換器接入電網(wǎng)，所述雙向clllc儲能變換器包括對稱的一次側(cè)結(jié)構(gòu)、二次側(cè)結(jié)構(gòu)和變壓器，所述一次側(cè)結(jié)構(gòu)和二次側(cè)結(jié)構(gòu)均包括由四個開關(guān)管構(gòu)成的全橋電路和諧振電路，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述變換器的最大電壓增益為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器變比n為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，勵磁電感l(wèi)m為：

5.多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)的下垂控制方法，其特征在于，將第i個儲能模塊的下垂系數(shù)zi與該儲能模塊輸出功率相乘并經(jīng)過電壓電流雙閉環(huán)控制，得到pwm控制信號，實現(xiàn)對相應(yīng)的雙向clllc儲能變換器的充放電控制；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)的下垂控制方法，其特征在于，所述調(diào)整系數(shù)zs為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)的下垂控制方法，其特征在于，所述第i個儲能模塊的soc均衡系數(shù)ki關(guān)系式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)的下垂控制方法，其特征在于，所述調(diào)速因子r為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了多模塊并聯(lián)直流微網(wǎng)系統(tǒng)及其下垂控制方法，涉及直流微網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明在滿足電壓增益的條件下對參數(shù)k和品質(zhì)因數(shù)Q進行優(yōu)化選擇，結(jié)合均衡系數(shù)、調(diào)速因子得到優(yōu)化的下垂系數(shù)，通過優(yōu)化的下垂系數(shù)進行下垂控制。本發(fā)明可以補償母線電壓偏移，在不犧牲響應(yīng)速度的前提下實現(xiàn)功率均衡。

技術(shù)研發(fā)人員：周永勤,楊夢啟,王吉剛,王瑞濤
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6