用于直流微电网混合储能系统的控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法、装置及设备，其中方法包括：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配。与现有技术相比，本发明专利技术使得混合储能的高功率密度及高能量密度的优势得以发挥，瞬时功率波动的高频分量完全由超级电容补偿，低频分量由蓄电池补偿。

Control Method, Device and Equipment for Hybrid Energy Storage System in DC Microgrid

【技术实现步骤摘要】
用于直流微电网混合储能系统的控制方法、装置及设备
本专利技术涉及一种，尤其是涉及一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法、装置及设备。
技术介绍
近年来，各行业对环境保护和资源节约的呼声日益增高，分布式发电(DistributedGeneration，DG)如风力发电、光伏发电由于其环保及可持续特性得到了国内外专家学者的广泛关注。受自然条件的影响，分布式电源存在间歇性与随机性的特点，因此微电网需要配置相应的储能用以弥补其功率缺额。不同的储能具有不同的功率密度、能量密度、响应时间及循环寿命，例如，超级电容具有较快的响应速度、较高的功率密度，但是其能量密度较低；蓄电池拥有较慢的响应速度、较低的功率密度，但是其能量密度较高。单一型储能无法兼具上述优良性能，而混合型储能充分地发挥了储能的效率，结合了高功率密度、高能量密度及动态响应等特点，因此对混合储能的研究具有重要意义。针对混合储能电流分配策略，国内外专家学者提出了一系列解决方案。文献[1]提出了一种光伏－超级电容－蓄电池－电解槽混合发电系统功率协调控制策略，在实现直流微电网有功功率平衡的前提下，达到维持直流母线电压稳定和平抑系统并网功率的目的，提高了光伏利用率；文献[2]中功率密度型储能在平抑功率波动过程中产生的能量差额由能量密度型储能补偿，极大减少了储能容量的配置；文献[3]提出了一种基于虚拟电容下垂的分散型控制策略，无需通信即可实现功率的动态分配。然而上述文章均没有考虑线路电阻对混合储能系统电流分配的影响，本专利基于此分析，提出了可供参考的解决办法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法、装置及设备。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法，包括：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配。所述蓄电池侧变换器的输出电压具体为：VoBat＝Vref1-RdIoBat+Rline1'IoBat其中：VoBat为蓄电池侧变换器的输出电压，Vref1为蓄电池侧变换器电压给定值，Rd为下垂电阻系数，IoBat为蓄电池侧变换器输出电流的测量值，Rline1'为蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻的测量值。电流分配结果为：其中：ioBat为蓄电池侧变换器输出电流的分配值，ioUc为超级电容侧变换器输出电流的分配值，s为拉普拉斯变换因子，Rline2为超级电容侧变换器至公共耦合点的线路电阻，Rline2'为超级电容侧变换器至公共耦合点的线路电阻的测量值，Cd为下垂电容系数，Rline1为蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻，io为微电网系统负载电流。一种用于直流微电网混合储能系统的控制装置，包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配。一种用于直流微电网混合储能系统的控制设备，包括控制装置和用于注入扰动以测量线路电阻的扰动注入及补偿单元，所述扰动注入及补偿单元和控制装置连接，所述控制装置连接至被控电路。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)充分利用直流微电网运行特点，测量方法简单，无需添加额外传感器，成本低。2)无需互联通信线，进一步降低成本，同时提高了系统可靠性，有利于系统的扩容。3)有效提高储能系统的利用效率，极大地发挥了混合储能系统的优势互补作用。4)可实现分布式储能系统的即插即用。附图说明图1为本专利技术方法的主要步骤流程示意图；图2为直流微电网典型系统架构示意图；图3为能量密度型储能传统控制框图；图4为功率密度型储能控制策略；图5为系统等效电路示意图；图6为改进下垂控制策略示意图；图7为传统控制策略的突然升载混合储能工作仿真波形示意图；图8为传统控制策略的突然降载混合储能工作仿真波形示意图；图9为改进控制策略的突然升载混合储能工作仿真波形示意图；图10为改进控制策略的突然降载混合储能工作仿真波形示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法，在研究了混合储能传统控制策略局限性的基础之上，重点分析了储能变换器线路电阻不同时造成的负荷电流不同时间尺度分配不均的问题，提出了一种基于阻抗主动测量的改进下垂控制策略，混合储能的高功率密度及高能量密度的优势得以发挥，瞬时功率波动的高频分量完全由超级电容补偿，低频分量由蓄电池补偿。该方法以计算机程序的形式实现，对应装置包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由处理器执行的程序，如图1所示，处理器执行程序时实现以下步骤：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配，蓄电池侧变换器的输出电压具体为：VoBat＝Vref1-RdIoBat+Rline1'IoBat其中：VoBat为蓄电池侧变换器的输出电压，Vref1为蓄电池侧变换器电压给定值，Rd为下垂电阻系数，IoBat为蓄电池侧变换器输出电流的测量值，Rline1'为蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻的测量值。电流分配结果为：其中：ioBat为蓄电池侧变换器输出电流的分配值，ioUc为超级电容侧变换器输出电流的分配值，s为拉普拉斯变换因子，Rline2为超级电容侧变换器至公共耦合点的线路电阻，Rline2'为超级电容侧变换器至公共耦合点的线路电阻的测量值，Cd为下垂电容系数，Rline1为蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻，io为微电网系统负载电流。对应的用于直流微电网混合储能系统的控制设备，包括控制装置和用于注入扰动以测量线路电阻的扰动注入及补偿单元，扰动注入及补偿单元和控制装置连接，控制装置连接至被控电路。直流微电网典型系统架构如图2所示，主要包括网、源、荷、储四方面，分别对应传统大电网、分布式电源、负荷及储能系统。本专利针对独立直流微电网的情况，详细分析了当直流微电网规模变大线路电阻值大小不容忽略时，线路电阻对混合储能系统电流分配造成的影响，并对传统下垂控制进行了改进，下面进行详细论述，其中，变量说明如下：Vref1：蓄电池侧变换器电压给定值；Vref2：超级电容侧变换器电压给定值；VoBat：蓄电池侧变换器输出电压；VoUc：超级电容侧变换器输出电压；ioBat：蓄电池侧变换器输出电流；ioUc：超级电容侧变换器输出电流；Rd：下垂电阻系数；Cd：下垂电容系数；Rline1：蓄电池侧变换器至PCC点线路电阻；Rline2：超级电容侧变换器至PCC点线路电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法，其特征在于，包括：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配。

【技术特征摘要】
1.一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法，其特征在于，包括：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配。2.根据权利要求1所述的一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法，其特征在于，所述蓄电池侧变换器的输出电压具体为：VoBat＝Vref1-RdIoBat+Rline1'IoBat其中：VoBat为蓄电池侧变换器的输出电压，Vref1为蓄电池侧变换器电压给定值，Rd为下垂电阻系数，IoBat为蓄电池侧变换器输出电流的测量值，Rline1'为蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻的测量值。3.根据权利要求2所述的一种用于直流微电网混合储能系统的控制方法，其特征在于，电流分配结果为：其中：ioBat为蓄电池侧变换器输出电流的分配值，ioUc为超级电容侧变换器输出电流的分配值，s为拉普拉斯变换因子，Rline2为超级电容侧变换器至公共耦合点的线路电阻，Rline2'为超级电容侧变换器至公共耦合点的线路电阻的测量值，Cd为下垂电容系数，Rline1为蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻，io为微电网系统负载电流。4.一种用于直流微电网混合储能系统的控制装置，其特征在于，包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：步骤S1：持续监测蓄电池侧变换器的输出电流；步骤S2：主动测量蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻；步骤S3：基于蓄电池侧变换器的输出电流和蓄电池侧变换器至公共耦合点的线路电阻控制蓄电池侧变换器的输出电压，以实现电流分配。5.根据权利要求4所述的一种用于直流微电网混合储能系统的控制装置，其特征在于，所述蓄电池侧变换器的输出电压具体为：VoBat＝Vref1-RdIoBat+Rline1'IoBat其中：VoBat为蓄电池侧变换器的输出电压，Vref1为蓄电池侧变换器电压给定值，Rd为下垂电阻系数，IoBat为蓄电池侧变换器输出电流的测量值，Rlin...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晋斌，蒋伟明，孟伟，屈克庆，李芬，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31