一种新型光伏微网储能控制方法技术

一种新型光伏微网储能控制方法，其电路包括光伏阵列、蓄电池及其充放电模块、逆变器和负载。控制器包括直流侧电流电压采样、交流侧电流电压采样、电池侧电流电压采样、充放电功率控制器、电池充放电控制器。在系统稳定运行后，接入充放电模块和蓄电池，将采集的数据输入功率计算器进行计算可得出电池充放电状态及电流理论值I，再通过充放电控制模块得出充放电模块工作时占空比D的大小，使电池放电电流Ib逼近I，从而实现光伏微网功率的管理与调配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏微网能量管理领域，具体涉及在光伏微网能量管理中蓄电池组的充放电控制方法。
技术介绍
伴随着世界石油煤炭等资源的枯竭及其带来的环境污染，目前我们正极力的发展新能源，太阳能作为其中最具有战略意义、可长期持续利用的理想清洁可再生能源，具有很大的优越性。充分开发利用太阳能成为研究热点，光伏发电是其主要的利用方式。光伏发电以光伏电池板作为媒介，将太阳光直接转化为电能。为了提高光伏发电系统的利用效率，近年来国内外市场一直都在研究性能更好的用于光伏系统的充/放电控制器。光伏发电是规模化、集成化利用太阳能的主要方式，但是光伏发电存在利用率低、发电功率不稳定等一系列的问题。由于天气阴晴变化和昼夜交替，阴雨天和夜间光伏发电装置要停机，这种间歇性的运作使得能量的利用率过低，造成了很大的浪费，提高了发电成本，还会造成对整个光伏系统的危害。为了提高光伏发电系统的发电效率，提出了能量管理系统(Energy ManagementSystem)这个概念。光伏能量管理系统，即将光伏电池发出的能量供于负载，当光伏电池发出的功率大于负载侧所需功率时，将多余能量储存起来；在负载所需功率大于光伏电池发出功率时，将储存的能量供于负载使其正常运行，使光伏系统的能量利用达到最大化。在目前的能量管理系统中，大多使用蓄电池对能量进行存储，但是由于蓄电池存在的一些固有的特性，使得其充放电功率常会不受控制，容易对整个系统造成危害，而且其充放电电压也较为不稳定且变化较大。为使系统稳定，而且能够控制充放电功率，就必须对电池的充放电控制进行严格的设计。
技术实现思路
为了更加有效的对微网能量进行管理与调配，本专利技术提供了，有效地对光伏微网中储能电池部分的充放电状态进行控制，提高光伏微网系统的能量利用率。本设计是通过如下技术方案实现的。，其特征在于:设置一个控制器，包括直流侧电流电压采样、交流侧负载功率采样、电池侧电流电压采样、充放电功率控制器、电池充放电控制器。光伏微网能量管理系统包括:光伏电池模块、逆变器模块、负载模块、电池充放电模块等部分。此专利技术可以在保证光伏微网系统稳定的条件下实现系统能量的管理与调配。在光伏微网储能控制中，电池充放电模块主要工作状态为充电状态、放电状态和浮充状态。在充电状态时，本专利技术采取了先进行恒流充电再进行恒压充电的方式。恒流充电时电流可控，且根据计算可得出充电电流预设值，通过改变充放电模块占空比，实际电流会快速的在电流预设值附近稳定。系统将会根据直流侧和负载侧功率变化时，用不同的电流进行恒流充电，且充电电流可控。在恒流充电过程中，当蓄电池电量较多时继续采取恒流充电会使线端电压过大，此时应采取恒压充电方式保证系统安全运行，充电电流会有所降低。在电池处于放电状态时，本专利技术采用了恒流放电的控制方法，放电时电流值可控，且根据计算可得出放电电流预设值，通过改变充放电模块占空比，实际电流会快速的在电流预设值附近稳定。充放电控制中，主要是通过以下控制进行实现的:需要采集电池端电压、光伏直流侧电压、电池充放电电流，需要由计算后得出的值有电池放电电流预设值、直流侧电压给定值、充电电池电压预设最大值、充电时预设电压阶跃、放电时预设电压阶跃。采样后首先通过功率控制器判断电池的充放电状态，若电池应处于充电状态，则需要判断电池侧电压是否达到充电电池电压预设最大值，若达到充电电池电压预设最大值则此时采用恒压充电避免电压过高，若未达到充电电池电压预设最大值则采取恒流充电。在恒压充电过程中，通过比较电池端电压和充电电池电压预设最大值的大小关系和实际占空比与预设占空比的关系来调节电池充电模块的占空比来实现恒压充电。在恒流充电时，通过比较电池充电电流与电池充电电流预设值的大小关系来决定充电时预设电压阶跃的大小，通过比较充电时预设电压阶跃与电池端电压的关系来改变占空比，从而达到恒流充电。当电池处于放电状态时，比较电池放电电流与电池放电电流预设值的大小关系来决定放电时预设电压阶跃的大小，通过比较放电时预设电压阶跃与电池端电压的关系来改变占空比，从而可以实现放电。若电池处于浮充状态，则保证电池端电压略大于电池本身电压即可。由于通过功率控制器后给出了相应的电池放电电流预设值，且电池放电电流可控，所以电池放电功率可控。本专利技术引入了充放电预设电压阶跃的概念，其可以根据不同的电池类型和电压值预设出相应的电压阶跃值。使用此概念可以使电池充放电电流较稳定，不会产生较大误差，电压也不会产生很大的阶跃变化，在充放电状态发生改变时系统响应速度会变快，对整个系统的稳定性和快速性有较大的提高。本专利技术的有益效果是:在充放电时接入电池充放电模块或充放电模块状态改变时，直流侧电压不会较大波动；在充放电状态改变时系统响应快；充放电电流电压可控；充电时采用了恒流恒压结合的充电方法，避免电流电压过大，使系统较为稳定；放电采取阶梯式放电，电流控制较好，不会产生突变；在光伏阵列运行有阴影时，系统响应较快不会产生较大扰动。【附图说明】图1为本专利技术的原理图。图2为本专利技术的逻辑控制图。附图的符号及标号说明:1-能量管理系统主电路；2_能量管理控制器；Ud—光伏直流侧电压；Id—光伏直流侧电流；ub—电池两端电压；Ib—电池充放电电流；P—交流侧负载总功率；ud。一光伏直流侧给定电压；Umax—电池充电最大电压给定值；1 一电池充放电电流预设值；uy—电池充电电压阶跃值；uz—电池放电电压阶跃值山一充放电模块在充放电时的占空比。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的具体实施进行详细描述。本实施例的电路。如图1所示，包括光伏阵列、蓄电池及其充放电模块、逆变器和负载。光伏阵列向整个系统供电，由于光伏阵列供电功率具有不稳定性，受外界影响较大，为了保证负载侧能正常工作，加入了电池充放电模块。采集光伏阵列侧的电流Id和电压ud、电池侧的电流Ib和电压ub、交流侧负载总功率P。在系统稳定后，即Ud稳定在Udc附近，接入充放电模块和蓄电池，然后采集的数据输入功率计算器进行计算可得出电池充放电状态及电流理论值I，再通过相应算法使Ib逼近I。当光伏阵列侧功率大于负载侧功率，电池为充电状态,充电功率由功率计算器得出，满足此式:Ub*I = Ud*Id — Po当光伏阵列侧功率小于负载侧功率，电池为放电状态，放电功率由功率计算器得出，满足此式:Ub*I =P- Ud*Id。当光伏阵列功率等于负载侧功率时，电池侧断开。满足此式:Ud*Id = P。当光伏阵列无法工作时，由电池直接为负载供电，电池功率等于负载侧功率，满足此式:Ub*I = Po当电池电量充满时，由于功率平衡，光伏阵列功率会与负载侧功率平衡，此时电池处于浮充状态。图2所示为图1中充放电控制器的控制方法逻辑图。首先由功率计算器得出的电池电流预设值I来判断电池的充放电状态，I的方向是从电池正极流出则电池处于放电状态，I的方向是从电池正极流入则电池为充电状态。若电池处于充电状态，则需要先判断Ub与Umax的大小关系。若Ub≥ Umax,则电池处于恒压充电模式。当Ub > Umax时，减小充电模块的占空比D，使Ub下降。当Ub = Umax时，此时保证D不变，即使电池的充电电压不变。此为恒压充电时的控制方法。若Ub < Umax,则电池处于恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型光伏微网储能控制方法，其特征在于：它是由光伏微网系统的直流侧通过导线与充放电模块相连，充放电模块与蓄电池相连，这些部分组成了光伏微网能量管理系统。

【技术特征摘要】
1.一种新型光伏微网储能控制方法，其特征在于:它是由光伏微网系统的直流侧通过导线与充放电模块相连，充放电模块与蓄电池相连，这些部分组成了光伏微网能量管理系统。2.根据权利要求1所述的充放电模块，其特征在于:充放电模块由功率计算器和充放电控制器共同控制。3.根据权利要求2所述的功率计算器，其特征在于:采集系统各数据进行功率计算，再将计算出的结果输入到充放电控制器。4.根据权利要求3所述的充放电控制器，其特征在于:充放电控制器得到功率计算器计算出的结果后...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿乙文，段然，李小强，王凯，张翀，张雪，吴琼，鲍宇，胡骢，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32