一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法。做主电源的储能DC/DC变流器根据自身运行情况输出频率可变的低频方波电压，根据蓄电池的SOC(或端电压)和输出功率的大小按照公式f＝fn+kiP+Ci改变附加频率；分布式电源变流器根据系统附加频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力，平抑直流微电网离网运行时的有功功率波动，实现直流微电网离网能量平衡。本发明专利技术的方法中，附加频率即为作为主电源的储能变流器与分布式电源变流器之间沟通的“渠道”，通过这种“渠道”进行信息交互，避免了采用其他控制方式时通信成本高的问题，也避免了各变流器采集到的电压、控制参数不统一，相互之间配合困难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法，属于分布式发电微电网领域。
技术介绍
直流微电网对分布式可再生能源发电，特别是直流输出的分布式电源表现出了很好的适应性，由于其内部采用直流传输而表现出一系列突出的优点，在新能源发电和智能电网发展的大潮中，直流微电网有广阔的前景。由于直流微网中单元众多且位置比较分散，系统离网运行时的协调控制是直流微电网的难题之一。目前，在直流微电网离网运行的协调控制方案中，采用集中控制时，需要各控制器之间的通信联系，整个系统对主控制单元及通信线路有很强的依赖性，系统可靠性大大降低；采用基于直流电压下垂控制时，由于受接入位置、线路阻抗等因素的影响，造成直流微电网内各控制单元采集到的电压不统一，各变流器运行控制参数缺乏统一标准，相互之间配合困难，不利于系统的优化策略的实施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法，用以解决现有技术需要各控制器之间需要通信、成本高、可靠性差等缺陷。为实现上述目的，本专利技术的方案包括：一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法，包括如下步骤：离网运行时，作为主电源的储能变流器在输出电压上附加一个交流电压，在直流微电网上形成一个附加频率，该附加频率与所述储能变流器的储能单元的储能情况相关；分布式电源的变流器检测所述附加频率，根据附加频率，自动调整自身出力。进一步的，储能变流器实时检测储能单元的SOC或端电压，根据储能单元的SOC或端电压的大小改变所述附加频率：依据如下公式f＝fn+kiP+Ci；其中，fn是附加频率的额定值；ki是储能变流器频率调节系数；P是储能变流器的输出有功功率；Ci储能变流器附加频率调节常数。进一步的，当蓄电池的SOC或端电压在正常范围内时，储能变流器附加频率工作于f＝fn+k1P+C1，式中：C1＝0；分布式电源变流器根据附加频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力，维护直流微电网系统长时间离网稳定运行。进一步的，当蓄电池的SOC或端电压过高时，储能变流器附加频率工作于f＝fn+k2P+C2，式中：限制分布式电源发电出力，减少过充电对电池危害。进一步的，当蓄电池的SOC或端电压偏低时，储能变流器附加频率工作于f＝fn+k3P+C3，式中：放开分布式电源出力限制，最大化利用分布式电源发电。进一步的，当蓄电池的SOC或端电压过低且分布式电源最大出力依然无法满足全部负载的功率需求时，储能变流器根据事先划定的负荷等级切除一部分不重要负荷，保障重要负荷继续供电。进一步的，直流微电网系统附加频率f≤分布式电源功率限额开始频率fs1时,分布式电源变流器保持最大功率跟踪。进一步的，分布式电源功率限额开始频率fs1＜直流微电网系统附加频率f≤分布式电源功率降额开始频率fs2时，分布式电源变流器停止最大功率跟踪，功率限额值为当前输出功率。进一步的，直流微电网系统附加频率f＞分布式电源功率降额开始频率fs2时，分布式电源变流器按照公式调节功率输出；Pset是分布式电源变流器功率输出限定值；m为分布式电源功率调节系数；fn为附加频率的额定值。进一步的，所述附加的交流电压为低频方波电压；电压幅值在直流微电网母线额定电压的±5％以内，所述附加频率的额定值为10Hz。本专利技术的方法通过做主电源的储能变流器在输出直流电压上附加一个频率可变的交流电压，该附加频率的大小反映了储能系统的工作状态；因此通过检测该附加频率，分布式电源变流器就能够获知储能系统的工作情况；然后根据附加频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力，实现直流微电网的自主协调控制，提高了直流微电网的供电可靠性，保障了直流微电网离网长期、稳定运行，可有效降低直流微电网的建设成本和调试周期。本专利技术的方法中，附加频率作为做主电源的储能变流器与分布式电源变流器之间沟通的“渠道”，通过这种“渠道”进行信息交互，避免了采用其他控制方式时通信成本高、可靠性差等问题，也避免了各变流器采集到的电压、控制参数不统一，相互之间配合困难的问题；即本专利技术的方法不依赖通信和集中控制管理器，从而大大提高了控制稳定性，可有效降低直流微电网的建设成本和调试周期。附图说明图1直流微电网系统结构图；图2储能变流器输入电压波形；图3储能变流器附加频率调节控制特性曲线；图4分布式电源变流器功率调节控制特性曲线；图5分布式电源变流器频率-有功自动调节方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。直流微电网系统如图1所示，包括分布式电源、储能和负荷，分布式电源通过变流器(如图所示的光伏变流器)接入微电网直流母线，蓄电池通过储能变流器接入直流母线。直流微电网在公共连接点与配电网相连。图1中，蓄电池作为储能变流器的储能单元，作为其他实施方式，也可以采用其他类型的储能电池。正常情况下，微电网通过PCC点和配电网相连并网运行，与配电网进行功率交换；当检测到配电网出现电压跌落、故障或者停电检修时，微电网与配电网断开进入离网运行模式，微电源向微电网内的负荷供电。离网运行时，蓄电池储能作为主控型微电源，维持微电网直流母线电压稳定，平抑分布式电源和负荷的波动。储能系统变流器利用附加频率调节特性进行调节控制；储能变流器在输出电压上附加一个低频方波电压；附加方波电压幅值限制在额定电压的±5％以内，附加方波电压额定频率设置为10Hz。储能变流器实时检测蓄电池的SOC(或端电压)，根据蓄电池的SOC(或端电压)的大小自适应改变附加频率调节系数，根据公式f＝fn+kiP+Ci改变输出附加频率。fn是附加频率的额定值；ki是储能变流器频率调节系数；P是储能变流器的输出有功功率；Ci储能变流器附加频率调节常数。而分布式电源变流器基于功率调节特性进行控制，即分布式电源变流器根据附加频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力。储能变流器和分布式电源变流器之间不需要通信，不依赖通信系统。如图2给出了本实施例中附加电压波形，是一种低频方波，所谓低频是相对交流电网的50Hz而言的，电压幅值也较低，这都是为了对直流母线不产生太大影响而不利于直流母线上的设备运行。作为其他实施方式，也可以采用除方波以外的其他波形。附加频率反映了蓄电池的储能情况，本实施例中采用SOC值或者端电压来表征蓄电池储能的情况。作为其他实施方式，也可以结合SOC与端电压来判断...

【技术保护点】
一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：离网运行时，作为主电源的储能变流器在输出电压上附加一个交流电压，在直流微电网上形成一个附加频率，该附加频率与所述储能变流器的储能单元的储能情况相关；分布式电源的变流器检测所述附加频率，根据附加频率，自动调整自身出力。

【技术特征摘要】
1.一种基于附加频率的直流微电网协调控制方法，其特征在于，包括
如下步骤：
离网运行时，作为主电源的储能变流器在输出电压上附加一个交流电压，
在直流微电网上形成一个附加频率，该附加频率与所述储能变流器的储能单元
的储能情况相关；分布式电源的变流器检测所述附加频率，根据附加频率，自
动调整自身出力。
2.根据权利要求1所述的一种基于附加频率的直流微电网协调控制方
法，其特征在于，储能变流器实时检测储能单元的SOC或端电压，根据储能单
元的SOC或端电压的大小改变所述附加频率：依据如下公式f＝fn+kiP+Ci；其
中，fn是附加频率的额定值；ki是储能变流器频率调节系数；P是储能变流器
的输出有功功率；Ci储能变流器附加频率调节常数。
3.根据权利要求2所述的一种基于附加频率的直流微电网协调控制方
法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压在正常范围内时，储能变流器附加
频率工作于f＝fn+k1P+C1，式中：C1＝0；分布式电源变流器根
据附加频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力，维护直流微电网
系统长时间离网稳定运行。
4.根据权利要求2所述的一种基于附加频率的直流微电网协调控制方
法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压过高时，储能变流器附加频率工作
于f＝fn+k2P+C2，式中：限制分布式电源发电出力，
减少过充电对电池危害。
5.根据权利要求2所述的一种基于附加频率的直流微电网协调控制方

\t法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压偏低时，储能变流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞生，谢卫华，李献伟，毋炳鑫，王伟，吕振宁，王毅，刘德贵，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，国家电网公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41