本发明专利技术公开了一种基于混合储能VSI平抑微网功率波动的控制方法，设计了混合储能系统两级能量管理方法，该方法充分发挥超级电容功率密度大、充放电循环寿命长的优点，将其作为系统一级缓冲储能优先平抑微网功率波动；并网运行时配电网作为二级储能，通过控制联络线功率，使超级电容端电压稳定在充放电限值以内，同时维持PCC点母线电压在允许范围内变化；孤岛运行时蓄电池作为二级储能，通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数，延长蓄电池使用寿命，当超级电容达到充放电警戒值时，精确控制蓄电池以恒功率输出，以调节超级电容端电压恢复到正常值。仿真结果验证了本文所述方法的有效性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于混合储能VSI(voltage source inverter，电压源逆变器)平抑微网功率波动的控制方法，属于微电网储能技术。
技术介绍
将分布式电源、负荷、储能装置连接在一起，以微电网的方式运行能够充分发挥分布式电源的效能，提高电网接纳可再生能源的能力。受自然条件影响，风电、光伏等可再生能源的输出具有较大的间歇性和随机性，对微网的电能质量和稳定运行产生不利影响。微网并网运行时，间隙性微电源的功率波动会引起公共连接点电压波动，严重时威胁负荷和各个并网逆变器的正常工作。微网孤岛运行时，间隙性微电源的功率波动会使蓄电池储能装置处于频繁的充放电状态，大大减少蓄电池的使用寿命，增加微网运行的成本。
技术实现思路
专利技术目的：为平抑间歇性微电源引起的功率波动，本专利技术提出了一种基于超级电容和蓄电池的混合储能VSI控制策略，设计了混合储能系统两级能量管理方法。该方法充分发挥超级电容功率密度大、充放电循环寿命长的优点，将其作为系统一级缓冲储能优先平抑微网功率波动。并网运行时配电网作为二级储能，通过控制联络线功率，使超级电容端电压稳定在充放电限值以内，同时维持PCC(point of common coupling，公共连接点)点母线电压在允许范围内变化。孤岛运行时蓄电池作为二级储能，通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数，延长蓄电池使用寿命，当超级电容达到充放电警戒值时，精确控制蓄电池以恒功率输出，以调节超级电容端电压恢复到正常值。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于混合储能VSI平抑微网功率波动的控制方法，将间歇性微源、负荷和混合储能VSI与微网交流母线相连，整个微网通过PCC点静态开关与配电网相连，其中混合储能VSI包括超级电容和蓄电池，为稳定混合储能VSI的直流母线电压，超级电容和蓄电池分别通过DC/DC变换器连接在混合储能VSI的直流母线上，混合储能VSI的直流母线通过DC/AC变换器连接到微网交流母线上；将超级电容作为一级缓冲储能优先平抑间歇性微源的功率波动；微网并网运行时，配电网作为二级储能，通过控制PCC点联络线功率，使超级电容端电压稳定在充放电限值以内，同时维持PCC点母线电压在允许范围内变化；微网孤岛运行时，蓄电池作为二级储能，通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数，延长蓄电池使用寿命，当超级电容达到充放电限值时，精确控制蓄电池以恒功率输出，以调节超级电容端电压恢复到正常值。(1)混合储能VSI交流侧DC/AC变换器控制策略：微网并网运行时，PCC点静态开关闭合，配电网提供电压和频率支撑，混合储能VSI交流侧DC/AC变换器采用PQ控制(P为有功功率，Q为无功功率)，根据两级能量管理方法调节DC/AC变换器的输出功率，以抑制微网功率波动、维持输出电压恒定，采用功率外环、电流内环的双环控制策略；微网孤岛运行时，PCC点静态开关断开，混合储能VSI提供电压和频率支撑，混合储能VSI交流侧DC/AC变换器采用V/f控制，根据两级能量管理方法调节DC/AC变换器的输出功率，以抑制微网功率波动、维持输出电压恒定，采用电压外环、电流内环的双环控制策略；(2)混合储能VSI直流侧DC/DC变换器控制策略：超级电容用DC/DC变换器采用直流母线电压外环、超级电容输出电流内环的双环控制策略：直流母线电压外环用以稳定直流母线电压，确保交流侧DC/AC变换器正常工作以平抑微网功率波动，维持微网功率平衡；超级电容输出电流内环控制超级电容输入电流，使超级电容输出功率不越限；超级电容通过超级电容用DC/DC变换器与直流母线进行功率交换，充电时超级电容用DC/DC变换器处于降压模式，放电时超级电容用DC/DC变换器处于升压模式；蓄电池用DC/DC变换器与蓄电池相连，超级电容作为一级缓冲储能：当超级电容端电压在充放电限值(超级电容正常工作)以内时，蓄电池不工作；当超级电容端电压在充放电限值(超级电容非正常工作)以外时，蓄电池以恒定功率控制，调节超级电容端电压，使其恢复到充放电限值以内；(3)微网并网运行两级能量管理方法：超级电容作为一级缓冲储能优先平抑间歇性微源的功率波动，以维持PCC点母线电压在允许范围内变化；为防止超级电容过度充放电，将配电网作为后备储能，当超级电容端电压在充放电限值(超级电容非正常工作)以外时，维持控制PCC点联络线功率在设定范围内变化，同时调节超级电容端电压，使其恢复到充放电限值以内；(4)微网孤岛运行两级能量管理方法：超级电容作为一级缓冲储能优先平抑间歇性微源的功率波动，以维持PCC点母线电压在允许范围内变化；为防止超级电容过度充放电，将蓄电池作为后备储能，当超级电容端电压在充放电限值(超级电容非正常工作)以外时，通过控制蓄电池以恒功率输出方式保障微网运行，同时调节超级电容端电压，使其恢复到充放电限值以内。本专利技术中，微网并网运行时时混合储能VSI交流侧DC/AC变换器采用PQ控制，超级电容作为一级缓冲储能优先平抑间歇性微源的功率波动，以维持PCC点母线电压在允许范围内变化。由于超级电容能量密度小，其端电压很容易超出充放电限值以外，超级电容端电压过大会减少其使用寿命，甚至击穿电容，超级电容端电压过小会使超级电容输出相同功率时电流越限，导致超级电容发热严重。为防止超级电容过度充放电：在微网并网运行时，由配电网作为超级电容的后备储能，当超级电容端电压超过充放电警戒值(充放电限值)时，维持控制PCC点联络线功率在设定范围内变化，同时对超级电容进行充放电，以调节其端电压恢复到正常值；在微网孤岛运行时，由蓄电池作为超级电容的后备储能，当超级电容端电压超过充放电警戒值(充放电限值)时，通过控制蓄电池以恒功率输出方式保障微网运行，同时调节超级电容端电压，使其恢复到充放电警戒值以内。有益效果：本专利技术提供的基于混合储能VSI平抑微网功率波动的控制方法，采用了超级电容和蓄电池组成的混合储能VSI，使用两级能量管理方法，对在微网不同运行方式下的混合储能VSI交流侧DC/AC变换器和直流侧DC/DC变换器进行控制；该两级能量管理方法能够有效平抑微网功率波动，平滑PCC点联络线功率，并维持并网运行PCC点母线电压在允许范围内变化；通过两级能量管理方法，能够有效控制超级电容端电压在充放电限值以内，同时优化孤岛运行时蓄电池充放电过程，延长蓄电池的使用寿命，提高微网运行的经济性。附图说明图1为本专利技术的微电网网结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于混合储能VSI平抑微网功率波动的控制方法，其特征在于：将间歇性微源、负荷和混合储能VSI与微网交流母线相连，整个微网通过PCC点静态开关与配电网相连，其中混合储能VSI包括超级电容和蓄电池，为稳定混合储能VSI的直流母线电压，超级电容和蓄电池分别通过DC/DC变换器连接在混合储能VSI的直流母线上，混合储能VSI的直流母线通过DC/AC变换器连接到微网交流母线上；将超级电容作为一级缓冲储能优先平抑间歇性微源的功率波动；微网并网运行时，配电网作为二级储能，通过控制PCC点联络线功率，使超级电容端电压稳定在充放电限值以内，同时维持PCC点母线电压在允许范围内变化；微网孤岛运行时，蓄电池作为二级储能，通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数，延长蓄电池使用寿命，当超级电容达到充放电限值时，精确控制蓄电池以恒功率输出，以调节超级电容端电压恢复到正常值。
【技术特征摘要】
1.一种基于混合储能VSI平抑微网功率波动的控制方法，其特征在于：将间歇性
微源、负荷和混合储能VSI与微网交流母线相连，整个微网通过PCC点静态开关与配
电网相连，其中混合储能VSI包括超级电容和蓄电池，为稳定混合储能VSI的直流母线
电压，超级电容和蓄电池分别通过DC/DC变换器连接在混合储能VSI的直流母线上，
混合储能VSI的直流母线通过DC/AC变换器连接到微网交流母线上；将超级电容作为
一级缓冲储能优先平抑间歇性微源的功率波动；微网并网运行时，配电网作为二级储能，
通过控制PCC点联络线功率，使超级电容端电压稳定在充放电限值以内，同时维持PCC
点母线电压在允许范围内变化；微网孤岛运行时，蓄电池作为二级储能，通过超级电容
的缓冲作用减少蓄电池充放电次数，延长蓄电池使用寿命，当超级电容达到充放电限值
时，精确控制蓄电池以恒功率输出，以调节超级电容端电压恢复到正常值。
2.根据权利要求1所述的基于混合储能VSI平抑微网功率波动的控制方法，其特
征在于：包括如下部分：
(1)混合储能VSI交流侧DC/AC变换器控制策略：微网并网运行时，PCC点静态
开关闭合，配电网提供电压和频率支撑，混合储能VSI交流侧DC/AC变换器采用PQ控
制，根据两级能量管理方法调节DC/AC变换器的输出功率，以抑制微网功率波动、维
持输出电压恒定，采用功率外环、电流内环的双环控制策略；微网孤岛运行时，PCC点
静态开关断开，混合储能VSI提供电压和频率支撑，混合储能VSI交流侧DC/AC变换
器采用V/f控制，根据两级能量管理方法调节DC/AC变换器的输出功率，以抑制微网功
率波动、维持输出电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑建勇，梅军，张宸宇，胡洛瑄，周福举，邓凯，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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