【技术实现步骤摘要】
一种串并联逆变器组合的光储微电网结构及控制方法
本专利技术属于分布式电源发电、电力电子控制技术和微电网
,具体涉及一种串并联逆变器组合的光储微电网结构及控制方法。
技术介绍
可再生能源发电由于具有环境污染小和转换效率高等优点,是未来第三代综合能源网络系统的有效构成之一,吸引了广大学者和工程师越来越多的研究。其中,光伏发电作为主要的分布式发电之一,由于其本身成本的逐渐降低和太阳能的广泛存在,已经得到了越来越多的应用。为了合理的整合光伏发电,提出了一系列基于光伏微电网的协同控制和优化技术,不过由于光伏发电严重依赖自然环境,其发电规律具有随机不确定性,需要增添一定容量的储能装置来平抑功率输出,进行削峰填谷和维持系统功率平衡,进而,提出了具有典型特征的光储微电网概念。光储微电网能够运行于并网和离网两种运行模式,在并网模式下,光伏电源一般受控为电流源,进行最大功率跟踪输出;在离网模式下,光伏电源需要和储能单元混合组成理想电源,维持离网系统的供需平衡和电压频率稳定,由于局部光伏电源的频繁功率波动,需要在本地配置较大容量的分布式储能,会造出储能容量的浪费和寿命的降低。为了高效的发挥储能的作用,同时保证光伏单元的最大功率输出,亟需研究基于集中式储能的光储微电网结构和相关控制技术。由于单个光伏模块和储能模块固有的低压和小功率容量特性,一般需要进行双级变换器,前级DC-DC变换器进行升压工作,后级进行DC-AC逆变工作,尽管光伏和储能单元得到了灵活的控制,但是双级变换器降低了转换效率,增加了系统成本。为了克服低压和小容量特性,可以采用逆变器串联的形式,但随着级联个数的增 ...
【技术保护点】
一种串并联逆变器组合的光储微电网结构及控制方法,其特征在于,光储微电网系统整体上由相互并联的储能子系统和光伏子系统组成,通过各自的线路阻抗并行为等效区域负荷供电,其中,储能子系统和光伏子系统分别由多个相互串联的逆变器级联而成,便于单个低压储能模块和低压光伏模块的接入,实现电压等级和功率容量的提升,针对所述的单个储能模块和光伏模块,提供了相应的本地分散式控制方法,实现单个模块的独立灵活控制,所提供的控制方法充分考虑储能和光伏的实际特性,保证整个光储微电网系统在无通信环境下的协调控制、功率平衡和电压频率稳定,相对于传统的基于通信范畴的控制方法,所提出的控制方法具有更高的即插即用特性和更低的系统投资成本。
【技术特征摘要】
1.一种串并联逆变器组合的光储微电网结构及控制方法,其特征在于,光储微电网系统整体上由相互并联的储能子系统和光伏子系统组成,通过各自的线路阻抗并行为等效区域负荷供电,其中,储能子系统和光伏子系统分别由多个相互串联的逆变器级联而成,便于单个低压储能模块和低压光伏模块的接入,实现电压等级和功率容量的提升,针对所述的单个储能模块和光伏模块,提供了相应的本地分散式控制方法,实现单个模块的独立灵活控制,所提供的控制方法充分考虑储能和光伏的实际特性,保证整个光储微电网系统在无通信环境下的协调控制、功率平衡和电压频率稳定,相对于传统的基于通信范畴的控制方法,所提出的控制方法具有更高的即插即用特性和更低的系统投资成本。2.根据权利要求1所述的一种串并联逆变器组合的光储微电网结构及控制方法,其特征在于,光储微电网系统中主要存在光伏电源和储能电源两种形式,光伏电源作为可再生能源的代表,其功率输出具有一定的随机不确定性,储能单元作为功率缓冲单元,具有削峰填谷的功能,由于单个光伏电源和储能电源的电压和功率有限,本专利采用逆变器串并联混合连接的技术,首先利用串联逆变器实现储能模块或光伏模块的级联,形成整个电压等级高和功率容量大的储能子系统或光伏子系统,然后利用逆变器并联技术,将储能子系统和光伏子系统并联,通过各自的线路阻抗连接至负荷的公共连接点,由于光伏子系统地理位置的限制约束,其线路阻抗一般较大,而储能单元直接安装在区域负荷附近,具有较小的线路阻抗,共同组成整体主从式系统为区域负荷供电,此处,负荷的有功和无功需求均假设为正值。3.根据权利要求1所述的一种串并联逆变器组合的光储微电网结构及控制方法,其特征在于,储能子系统由N个相互级联的储能逆变器模块首尾相互连接组成,随着级联模块个数的增加,系统的控制参数、采样参数和控制目标较多,传统的集中式控制系统会变得复杂,控制系统的可靠性逐渐降低,为了提高系统的可靠性和即插即用性能,本专利设计了一种单个储能模块分散式控制系统,只需采集单个蓄电池模块的本地信号,进而对单个模块进行灵活独立控制,总体上保证储能模块间的荷电状态平衡和功率平衡,单个储能的实时荷电状态(SoC)表示为:其中,SoC0为单个储能模块的初始荷电状态,Ce表示为单个储能模块的额定容量,Ps为单个储能模块的实时充电或放电功率,其计算方法为,采集单独储能模块的实时输出电容电压Voac和输出电流信号Ioac,并计算出自身输出的平均有功功率Ps和无功功率Qs:其中,V′oac为Voac滞后90度的电压,τ为功率低通滤波常数;为了保证储能模块间的荷电状态平衡、功率平衡和频率同步,根据离网级联逆变器的功率...
【专利技术属性】
技术研发人员:侯小超,韩华,孙尧,粟梅,原文宾,施光泽,郭斌,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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