一种光储充直流微网控制方法技术

本发明专利技术提出了一种光储充直流微网控制方法，属于直流微网控制领域。该方法首先对直流母线电压进行判定，选择直流微网所处的控制模式；其中，模式1中，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用恒压模式控制母线电压，电动汽车采用超级快充/快充模式；模式2中，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池采用限流充电模式，电动汽车充电采用超级快充/快充模式；模式3中，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，电动汽车充电采用慢充模式；模式4中，光伏电池和储能电池状态与模式3相同，电动汽车充电采用阻断模式。本发明专利技术可在各种情景下控制母线电压，保证光储充直流微网的稳定运行。

A Control Method of Optical Storage and Charging DC Microgrid

The invention provides a control method of optical storage charging DC microgrid, which belongs to the field of DC microgrid control. Firstly, the DC bus voltage is judged and the control mode of DC microgrid is selected. In mode 1, photovoltaic cells adopt maximum power tracking output mode, energy storage cells adopt constant voltage mode to control bus voltage, electric vehicles adopt super fast charging/fast charging mode; in mode 2, photovoltaic cells adopt constant voltage mode to control bus voltage, and energy storage cells adopt limit mode. In mode 3, photovoltaic cells adopt maximum power tracking output mode, energy storage cells adopt current-limiting constant voltage mode to control bus voltage, and electric vehicles adopt slow charging mode to charge; in mode 4, photovoltaic cells and energy storage cells are in the same state as mode 3, and electric vehicles adopt blocking mode to charge. The invention can control bus voltage in various scenarios to ensure the stable operation of optical storage charging DC microgrid.

【技术实现步骤摘要】
一种光储充直流微网控制方法
本专利技术属于直流微网控制领域，特别涉及一种光储充直流微网控制方法。
技术介绍
2030年我国新能源汽车的销量将达到我国汽车总销量的40％-50％，同时保有量达到8千万-1亿辆车，而这8千万-1亿辆电动汽车电池的能量将达到50亿度电左右，因此大规模电动汽车大功率充电势必会对电网带来巨大的冲击，影响电网的峰谷平衡，威胁电网的稳定运行。微电网作为新型分布式配电组织形式与能源结构，既可以缓解大规模电动汽车充电对大电网的影响，又适应电动汽车充电随机性与分散性的特点，是城市间电动汽车充电基础设施建设的重要解决方案与发展趋势。2030年中国非化石能源发电占比将达到50％，而2018年中国新增非化石能源装机总量将达7000万千瓦，但大规模分布式可再生能源接入电网又会带来能量损耗、电能质量等问题，可再生能源微电网的技术又可以解决以上的问题，因此发展具有协同增效功能的“光储充”可再生能源微电网用于电动汽车充电，既是我国交通电气化与能源低碳化的发展交叉点，又是大规模电动汽车充电与大规模可再生能源并网问题的共同解决方案。直流微网相对于交流微网主要有以下三个方面的优势：在微网系统效率方面，光伏电池、储能电池、电动汽车均为直流充放电设备，直流微网系统相比于交流网可减少电力电子设备在电能转换过程中带来的能量损失，提升能量利用率并减少设备投资；在微网可靠运行方面，直流微网相比于交流微网更便于实现多个分布式电源同时并网的问题，无需考虑各个电源之间的频率和相位的同步问题，只需控制直流微网电压即可保证系统的稳定可靠运行；在微网电能质量方面，由于直流微网不存在无功、谐波等对电能质量造成影响的因素，直流微网更适合应对波动性和间歇性较大的可再生能源发电以及敏感负荷突变的应用场景，可提供更高质量的电能供给。因此，直流微网更适合作为面向电动汽车充电的光储充系统的解决方案。为了应对微网系统中复杂多变的工况环境，保证微网系统内各个部件之间的协调稳定运行与向微网内负荷的可靠电能供给，直流微网系统需要制定相应合理有效的控制策略，维持直流微网母线电压的稳定与电源负荷之间的能量平衡，保证不同模式之间的平滑切换。由此可见，直流微网的控制技术既是直流微网系统中的一项重要技术，更是直流微网稳定运行的基本保障。目前直流微网控制领域的专利较少，尤其面向电动汽车充电的直流微网控制领域的专利更加有限。专利201611073301.2采用自适应下垂控制的方法，通过本地的分布式算法迭代评估全网平均电压，并动态寻找满足均流及调压要求的目标虚拟电阻，这种方法对DC/DC控制器的要求过高，而目前的设备难以满足实时迭代的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种光储充直流微网控制方法。本专利技术面向大规模电动汽车超级快充的电动汽车充电站，在不同模式设置特定的参考电压，更加简单可靠，无需实时更改控制器的设定参数，适合现有的控制器产品，可以在所有情景下维持光储充直流微网的稳定运行。本专利技术提出一种光储充直流微网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对直流母线电压进行判定，选择直流微网所处的控制模式：若直流母线电压大于600V小于700V，则进入步骤2)的控制模式1；若直流母线电压大于等于700V，则进入步骤3)的控制模式2；若直流母线电压大于550V小于等于600V，则进入步骤4)的控制模式3；若直流母线电压小于等于550V，则进入步骤5)的控制模式4；2)在控制模式1中，母线参考电压为650V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用恒压模式控制母线电压，电动汽车采用超级快充或快充模式；其中，光伏电池采用最大功率跟踪输出MPPT模式，光伏电池DC/DC控制器采集光伏电池的输出电压及电流信号，通过最大功率跟踪输出MPPT算法计算得到光伏电池输出参考电压，将得到的光伏电池输出参考电压与光伏电池实际输出电压的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第一PI控制器，计算得到光伏电池的输出参考电流，并将光伏电池的输出参考电流与光伏电池实际输出电流的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过光伏电池限流环节作为光伏电池DC/DC的脉冲宽度调制PWM波的输入，从而控制光伏电池采用MPPT模式输出；储能电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池DC/DC控制器采集母线电压，并将采集到的母线电压与母线电压参考值的差值传递给储能电池DC/DC控制器内的第一PI控制器，计算得到储能电池的输出参考电流，并将储能电池的输出参考电流与储能电池实际输出电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用恒压模式输出控制母线电压；3)在控制模式2中，母线参考电压为700V，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池采用限流充电模式，电动汽车充电采用超级快充或快充模式；其中，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，光伏电池DC/DC控制器采集母线电压，并将采集到的母线电压与母线电压参考值的差值传递给光伏电池的DC/DC控制器内的第一PI控制器，计算得到光伏电池的输出参考电流，并将光伏电池的输出参考电流与光伏电池实际输出电流的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过光伏电池限流环节作为光伏电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制光伏电池采用恒压模式输出控制母线电压；储能电池采用限流充电模式，储能电池DC/DC控制器采集储能电池的电池管理系统估计得到的储能电池荷电状态SOC，通过储能电池充电参考电流与储能电池SOC之间的一维函数计算储能电池的充电参考电流，将储能电池的充电参考电流与储能电池实际充电电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器第二PI控制器，再通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用限流充电模式；4)在控制模式3中，母线参考电压为600V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，电动汽车充电采用慢充模式；其中，光伏电池采用最大功率跟踪输出MPPT模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，利用母线电压与母线电压参考值的差值然后通过储能电池第一PI控制器计算得到的储能电池输出参考电流，然后利用储能电池输出参考电流与储能电池SOC之间的一维函数计算得到储能电池输出参考电流，选取两个输出参考电流值中的最小值，将该最小值与储能电池实际输出电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器内第二PI控制器，再通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压；5)在控制模式4中，母线参考电压为550V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，电动汽车充电采用阻断模式；其中，光伏电池和储能电池的工作模式与控制模式3相同，电动汽车充电采用阻断模式，充电桩DC/DC控制器采集母线电压，当母线电压降至550V时，电动汽车充电参考电流从慢充参考电流转换为0A，阻断电动汽车的充电负荷从而阻止母线电压进一步下降。本专利技术的特点及有益效果在于：本专利技术既可以满足所有情况下电动汽车的快充需求，又可以维持直流微网系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光储充直流微网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对直流母线电压进行判定，选择直流微网所处的控制模式：若直流母线电压大于600V小于700V，则进入步骤2)的控制模式1；若直流母线电压大于等于700V，则进入步骤3)的控制模式2；若直流母线电压大于550V小于等于600V，则进入步骤4)的控制模式3；若直流母线电压小于等于550V，则进入步骤5)的控制模式4；2)在控制模式1中，母线参考电压为650V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用恒压模式控制母线电压，电动汽车采用超级快充或快充模式；其中，光伏电池采用最大功率跟踪输出MPPT模式，光伏电池DC/DC控制器采集光伏电池的输出电压及电流信号，通过最大功率跟踪输出MPPT算法计算得到光伏电池输出参考电压，将得到的光伏电池输出参考电压与光伏电池实际输出电压的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第一PI控制器，计算得到光伏电池的输出参考电流，并将光伏电池的输出参考电流与光伏电池实际输出电流的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过光伏电池限流环节作为光伏电池DC/DC的脉冲宽度调制PWM波的输入，从而控制光伏电池采用MPPT模式输出；储能电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池DC/DC控制器采集母线电压，并将采集到的母线电压与母线电压参考值的差值传递给储能电池DC/DC控制器内的第一PI控制器，计算得到储能电池的输出参考电流，并将储能电池的输出参考电流与储能电池实际输出电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用恒压模式输出控制母线电压；3)在控制模式2中，母线参考电压为700V，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池采用限流充电模式，电动汽车充电采用超级快充或快充模式；其中，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，光伏电池DC/DC控制器采集母线电压，并将采集到的母线电压与母线电压参考值的差值传递给光伏电池的DC/DC控制器内的第一PI控制器，计算得到光伏电池的输出参考电流，并将光伏电池的输出参考电流与光伏电池实际输出电流的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过光伏电池限流环节作为光伏电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制光伏电池采用恒压模式输出控制母线电压；储能电池采用限流充电模式，储能电池DC/DC控制器采集储能电池的电池管理系统估计得到的储能电池荷电状态SOC，通过储能电池充电参考电流与储能电池SOC之间的一维函数计算储能电池的充电参考电流，将储能电池的充电参考电流与储能电池实际充电电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器第二PI控制器，再通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用限流充电模式；4)在控制模式3中，母线参考电压为600V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，电动汽车充电采用慢充模式；其中，光伏电池采用最大功率跟踪输出MPPT模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，利用母线电压与母线电压参考值的差值然后通过储能电池第一PI控制器计算得到的储能电池输出参考电流，然后利用储能电池输出参考电流与储能电池SOC之间的一维函数计算得到储能电池输出参考电流，选取两个输出参考电流值中的最小值，将该最小值与储能电池实际输出电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器内第二PI控制器，再通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压；5)在控制模式4中，母线参考电压为550V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用限流的恒压模式控制母线电压，电动汽车充电采用阻断模式；其中，光伏电池和储能电池的工作模式与控制模式3相同，电动汽车充电采用阻断模式，充电桩DC/DC控制器采集母线电压，当母线电压降至550V时，电动汽车充电参考电流从慢充参考电流转换为0A，阻断电动汽车的充电负荷从而阻止母线电压进一步下降。...

【技术特征摘要】
1.一种光储充直流微网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对直流母线电压进行判定，选择直流微网所处的控制模式：若直流母线电压大于600V小于700V，则进入步骤2)的控制模式1；若直流母线电压大于等于700V，则进入步骤3)的控制模式2；若直流母线电压大于550V小于等于600V，则进入步骤4)的控制模式3；若直流母线电压小于等于550V，则进入步骤5)的控制模式4；2)在控制模式1中，母线参考电压为650V，光伏电池采用最大功率跟踪输出模式，储能电池采用恒压模式控制母线电压，电动汽车采用超级快充或快充模式；其中，光伏电池采用最大功率跟踪输出MPPT模式，光伏电池DC/DC控制器采集光伏电池的输出电压及电流信号，通过最大功率跟踪输出MPPT算法计算得到光伏电池输出参考电压，将得到的光伏电池输出参考电压与光伏电池实际输出电压的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第一PI控制器，计算得到光伏电池的输出参考电流，并将光伏电池的输出参考电流与光伏电池实际输出电流的差值传递给光伏电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过光伏电池限流环节作为光伏电池DC/DC的脉冲宽度调制PWM波的输入，从而控制光伏电池采用MPPT模式输出；储能电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池DC/DC控制器采集母线电压，并将采集到的母线电压与母线电压参考值的差值传递给储能电池DC/DC控制器内的第一PI控制器，计算得到储能电池的输出参考电流，并将储能电池的输出参考电流与储能电池实际输出电流的差值传递给储能电池DC/DC控制器内第二PI控制器，最后通过储能电池限流环节作为储能电池DC/DC的PWM波的输入，从而控制储能电池采用恒压模式输出控制母线电压；3)在控制模式2中，母线参考电压为700V，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，储能电池采用限流充电模式，电动汽车充电采用超级快充或快充模式；其中，光伏电池采用恒压模式控制母线电压，光伏电池DC/DC控制器采集母线电压，并将采集到的母线电压与母线电压参考值的差值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王烁祺，卢兰光，马克西姆，张宝迪，欧阳明高，邢伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11