一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法技术

本发明专利技术一种基于自适应调节因子的蓄电池荷电状态的均衡控制方法，属于直流组网运行控制技术领域，方法包括以下步骤：利用蓄电池本地荷电状态与其直接相邻蓄电池荷电状态之间的通信，采用一致性算法计算获得所有蓄电池的平均值；将下垂系数与DC/DC变换器输出端的电流求积得到传送到双闭环控制层；将母线输出电压的理想电压和差值I、功率补偿值求和，所求和再与下垂跌落单元与母线电压作差，得到差值II；差值II经过电压电流控制，得到控制信号I；控制信号I经过脉宽调制技术调解，实现稳定输出电压和达到多个蓄电池的荷电状态均衡生成控制信号II，该方法引入三个SoC平衡调整因子加快SoC收敛速度，解决传统SoC后期均衡较慢问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法


[0001]本专利技术属于直流组网运行控制
，涉及一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球贸易和航运业的发展，化石能源逐渐枯竭，船舶污染排放问题日益突出。以新能源发电为主的船舶分布式发电技术得到了广泛关注。相比船舶交流组网方式，船舶直流组网成本低且无频率、相位等问题，更适合新能源接入，发展前景日益广阔。由于考虑成本、安全和技术等原因，通常在电力推进船舶上配备多台蓄电池储能单元(BESU)，BESUs通过变换器并联于直流母线为全船提供动力，变换器起到控制输出电压和抑制BESUs间环流的作用，比如最近下水的“Yara Birkeland”和“君旅号”等纯电动船舶，均是采用此类技术。然而由于生产过程、存放条件以及使用过程中存在的差异，各BESU会出现SoC不一致的问题，而SoC的不均衡严重时会导致部分BESU提前退出运行，加快剩余BESU的放电速度，影响储能系统寿命和船舶直流组网的稳定性。因此BESUs间的功率分配及SoC均衡问题得到广泛研究。
[0003]针对太阳能与蓄电池协调控制问题，文献
[1
‑
3]提出基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略，构建以太阳能发电为主的直流微网系统结构，但在光伏功率发生剧烈波动时，会导致较大的母线电压波动，严重影响电能质量，不利于直流微电网的稳定运行。

技术实现思路

[0004]现有技术中存在的上述技术问题，一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法，包括：
[0005]通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池单元的输入输出功率之和的大小关系，确定光储电力推进船舶直流组网的工作模式，实现当光伏单元输出的光伏功率不同时，控制蓄电池单元按照负载的需求进行充电或放电。
[0006]进一步地：所述通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池的输入输出功率之和的大小关系，还可以确定储电力推进船舶直流组网的预警状态。
[0007]进一步地：所述通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池的输入输出功率之和的大小关系，确定光储电力推进船舶直流组网的工作模式，具体包括：
[0008]工作模式一：当蓄电池荷电状态SoC<20％，光伏输出功率P
V
<P
L
,光伏单元工作在MPPT模式，但光伏单元输出功率和BESUs最大放电功率不足以支撑船用负荷所消耗的功率，船舶将停止运行；
[0009]工作模式二：此时蓄电池荷电状态SoC>30％，光伏输出功率P
L
‑
P
B1
<P
V
<P
L
‑
0.5P
B1
，光伏单元工作在MPPT模式，蓄电池工作在放电模式；
[0010]工作模式三：当蓄电池荷电状态20％<SoC<90％，光伏输出功率P
L
<P
V
<P
L
+P
B2
,光伏单元工作MPPT模式，BESUs以小于最大充电电流I
in
的速度进行充电；
[0011]工作模式四：当蓄电池荷电状态20％<SoC<85％，光伏输出功率P
Lref
+P
B2
<P
V
,P
Lref
为额定负载功率，光伏单元工作将在恒压模式一,BESUs以最大充电电流I
in
进行充电；
[0012]工作模式五：当蓄电池荷电状态SoC>90％，光伏输出功率P
Lref
<P
V
,此时光伏单元工作在恒压模式二，光伏单元负责额定负载的功率消耗，BESUs工作在涓流状态。
[0013]进一步地：所述通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池的输入输出功率之和的大小关系，还可以确定储电力推进船舶直流组网的预警状态，具体包括：
[0014]预警模式一：当满足蓄电池荷电状态SoC>20％，P
V
<P
L
‑
P
B1
或者P
L
‑
P
B1
<P
V
<P
L
‑
0.5P
B1
,20％<SoC<30％时，则显示光伏和蓄电池不足以提供负载所消耗的功率，则切去不必要的负载或者关闭部分光伏单元，使储电力推进船舶直流组网切换到正常工作模式；
[0015]预警模式二：若85％<SoC<90％，P
Lref
+P
B2
<P
V
，此时若BESUs以最大功率充电，增加负载或者关闭部分光伏单元切换至稳定工作模式。
[0016]进一步地：所述所述蓄电池单元包括n个蓄电池和n个蓄电池能量控制器；所述蓄电池和蓄电池能量控制器相连接；所述蓄电池能量控制器的工作过程如下：
[0017]获取n个蓄电池的输出电流，基于安时积分法获得每个蓄电池的荷电状态；
[0018]结合下垂控制，将所有蓄电池的平均值通过荷电状态均流算法生成下垂系数；
[0019]将下垂系数与DC/DC变换器输出端的电流求积得到传送到双闭环控制层；
[0020]获取负载两侧的母线电压，将负载两侧的母线电压与理想电压值求差，得到用于增加电压跌落补偿来维持母线电压稳定的差值I，将得到的差值I传送到双闭环控制层；
[0021]利用得到下垂系数和DC/DC变换器输出端的电压和电流，通过功率补偿算法，得到用来消除线路阻抗带来的均流误差的功率补偿值，传送到双闭环控制层；
[0022]将母线输出电压的理想电压和差值I、功率补偿值求和，所求和再与下垂跌落单元与母线电压作差，得到差值II；
[0023]所述差值II经过电压电流控制，得到控制信号I；
[0024]所述控制信号I经过脉宽调制技术调解，实现稳定输出电压和达到多个蓄电池的荷电状态均衡生成控制信号II。
[0025]进一步地：光伏单元的输出电压为U
pv1
和U
pv2
，分别对应不同的工作模式；U
pv1
对应恒压模式一的表达式如下：
[0026][0027]U
pv2
对应恒压模式一的表达式如下：
[0028][0029]其中：I
in
为最大充电电流，R
a
为调节电阻，为母线电压额定值，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法，其特征在于：包括：通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池单元的输入输出功率之和的大小关系，确定光储电力推进船舶直流组网的工作模式，实现当光伏单元输出的光伏功率不同时，控制蓄电池单元按照负载的需求进行充电或放电。2.根据权利要求1所述的一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法，其特征在于：所述通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池的输入输出功率之和的大小关系，还可以确定储电力推进船舶直流组网的预警状态。3.根据权利要求1所述的一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法，其特征在于：所述通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池的输入输出功率之和的大小关系，确定光储电力推进船舶直流组网的工作模式，具体包括：工作模式一：当蓄电池荷电状态SoC<20％，光伏输出功率P
V
<P
L
,光伏单元工作在MPPT模式，但光伏单元输出功率和BESUs最大放电功率不足以支撑船用负荷所消耗的功率，船舶将停止运行；工作模式二：此时蓄电池荷电状态SoC>30％，光伏输出功率P
L
‑
P
B1
<P
V
<P
L
‑
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，光伏单元工作在MPPT模式，蓄电池工作在放电模式；工作模式三：当蓄电池荷电状态20％<SoC<90％，光伏输出功率P
L
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V
<P
L
+P
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,光伏单元工作MPPT模式，BESUs以小于最大充电电流I
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的速度进行充电；工作模式四：当蓄电池荷电状态20％<SoC<85％，光伏输出功率P
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+P
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<P
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,P
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为额定负载功率，光伏单元工作将在恒压模式一,BESUs以最大充电电流I
in
进行充电；工作模式五：当蓄电池荷电状态SoC>90％，光伏输出功率P
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<P
V
,此时光伏单元工作在恒压模式二，光伏单元负责额定负载的功率消耗，BESUs工作在涓流状态。4.根据权利要求2所述的一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法，其特征在于：所述通过比较光伏单元的光伏功率与负载的功率和与蓄电池的输入输出功率之和的大小关系，还可以确定储电力推进船舶直流组网的预警状态，具体包括：预警模式一：当满足蓄电池荷电状态SoC>20％，P
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,20％<SoC<30％时，则显示光伏和蓄电池不足以提供负载所消耗的功率，则切去不必要的负载或者关闭部分光伏单元，使储电力推进船舶直流组网切换到正常工作模式；预警模式二：若85％<SoC<90％，P
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+P
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<P
V
，此时若BESUs以最大功率充电，增加负载或者关闭部分光伏单元切换至稳定工作模式。5.根据权利要求1所述的一种基于SoC的光储电力推进船舶直流组网协调控制方法，其特征在于：所述所述蓄电池单元包括n个蓄电池和n个蓄电池能量控制器；所述蓄电池和蓄电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤进，屈腾达，刘彦呈，胡志勇，于鹤扬，黄昊泽，陈浩，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：