一种储能系统及直流母线电压稳定控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能系统直流母线电压稳定控制方法，包括如下步骤：S1.计算每一相的负载突变等级并获得总负载突变等级；S2.计算直流母线电压突变等级；S3.根据所述总负载突变等级和所述母线电压突变等级，生成双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统及直流母线电压稳定控制方法


[0001]本专利技术涉及储能系统
，具体涉及一种直流母线电压稳定控制方法。

技术介绍

[0002]无论是在直流微电网还是交直流微电网中，直流母线电压稳定性是体现储能系统稳定的重要指标，直流母线电压稳定与否代表系统瞬时能量是否平衡。影响直流母线电压稳定的因素主要有：分布式电源的功率波动及投切、负荷波动及投切和交直流微电网间能量交换等。当直流母线电压不稳定时，将直接影响各种负载的正常运行，比如会引起保护装置动作，严重时会导致整个系统崩溃，对储能系统的可靠性、安全性构成了严重的威胁。对于不与大电网相连的孤岛型直流微电网，在遭遇源、荷突变，或为恒功率负载供电时，上述问题尤为突出。
[0003]目前，双向DC
‑
DC变换器常用的控制方法是：采用单BOOST管控制，控制算法上采用母线电压外环和双向DC
‑
DC变换器中的电感电流内环相结合的控制方式，此种控制方式，当负载有大的瞬时增加时，母线电压将会有大的下降，尤其是空载切换至满载的过程中，母线跌落尤其明显；当分布式电源的输出功率波动较大，如瞬时增大时，母线电压会有大的升高。母线电压突变（跌落或升高）程度受到母线电容大小及双向DC
‑
DC控制参数的影响，而母线电压突变深度及恢复时间直接影响逆变输出电压的信号质量，信号质量差的输出电压信号无法满足用户端的带负载需求。
[0004]现有技术采用母线电压外环和电感电流内环相结合的控制方式，其内外环的PI调节/PID调节所采用的调节参数（比例系数K
P
值、积分时间 K
I
值、微分时间K
D
值）固定不变。而它们的不同取值将对调节器的响应速度、稳态误差、抗干扰性能和稳定性等方面产生不同的影响，比如：过小的比例系数使得系统对突变相应慢，过大的比例系数会使系统有较大的超调并产生震荡，使稳定性变坏。固定的调节参数的PI/PID控制策略，在负载以及输入电压突变时，母线电压的稳定效果不佳。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种储能系统直流母线电压稳定控制方法，通过综合负载突变等级、母线电压突变等级等因素，动态调整双向DC
‑
DC控制环路的参数，达到快速稳定母线电压的作用。
[0006]本专利技术为解决上述问题提出的技术方案如下：一种储能系统直流母线电压稳定控制方法，包括如下步骤：S1. 计算每一相的负载突变等级并获得总负载突变等级；S2. 计算直流母线电压突变等级；S3. 根据所述总负载突变等级和所述母线电压突变等级，生成双向DC
‑
DC调节等级；S4. 根据所述双向DC
‑
DC调节等级生成双向DC
‑
DC的内外环参数；
S5. 根据所述双向DC
‑
DC的内外环参数进行双向DC
‑
DC环路控制以稳定直流母线电压。
[0007]进一步地，所述步骤S1中的计算每一相的负载突变等级包括：S11. 实时采集每一相的负载瞬时电流，并利用所述每一相的负载瞬时电流与该相的瞬时标准电流计算该相的瞬时电流波动率；S12. 对所述该相的瞬时电流波动率进行滤波；S13. 判断母线电压是否已回归正常，若是，则执行步骤S15；若否，则执行步骤S14；S14. 判断该相滤波后的瞬时电流波动率是否大于当前在用的该相负载突变等级，若是，则执行步骤S15；若否，则保持该相负载突变等级为当前值；S15. 更新该相负载突变等级为滤波处理后的瞬时电流波动率。
[0008]更进一步地，所述步骤S11中的瞬时电流波动率按照如下方式进行计算，瞬时电流波动率=负载瞬时电流
÷
瞬时标准电流；其中，瞬时标准电流=标称电流*1.414*sin(wt
i
)，wt
i
代表i相逆变输出电压随着时间变化的角度值；i=R，S，T。
[0009]更进一步地，所述步骤S12利用算数平均滤波对该相的瞬时电流波动率进行滤波。
[0010]更进一步地，所述步骤S13判断母线电压是否已回归正常包括：判断实时母线电压与参考母线电压之间的偏差是否在允许范围内，若在允许范围内，则判断母线电压回归正常；否则判断母线电压未回归正常。
[0011]进一步地，所述步骤S2具体包括：S21. 实时采集母线电压并进行多次滤波；S22. 利用步骤S21进行多次滤波后的母线电压与母线参考电压计算母线电压偏差量；S23. 根据所述母线电压偏差量获得母线电压突变等级。
[0012]进一步地，所述步骤S3具体包括：将所述总负载突变等级与所述母线电压突变等级的乘积作为所述双向DC
‑
DC调节等级。
[0013]进一步地，所述步骤S4具体包括：S41. 预先制作一套经过验证的双向DC
‑
DC内外环参数；S42. 根据所述双向DC
‑
DC调节等级从步骤S41制作的该套双向DC
‑
DC内外环参数中确定新的待生效内外环参数；S43. 若步骤S3生成的双相DC
‑
DC调节等级大于上一状态的双向DC
‑
DC调节等级，则步骤S42中的待生效内外环参数立即生效并对正在使用的内外环参数进行赋值；否则，对待生效内外环参数和正在使用的内外环参数之间提供缓变操作以降低环路震荡。
[0014]本申请还提供一种储能系统，包括：储能电池、双向DC
‑
DC变换器，直流母线和负载；所述储能电池经与所述双向DC
‑
DC变换器连接；所述双向 DC
‑
DC变换器包括母线电容，所述母线电容与所述直流母线连接；所述负载包括交流负载；所述交流负载通过双向DC
‑
AC变换器与所述直流母线连接；
所述双向 DC
‑
DC变换器利用如上所述的储能系统直流母线电压稳定控制方法来稳定直流母线电压。
[0015]进一步地，所述系统为单相储能系统或三相储能系统；当所述系统为单相储能系统时，则计算单相的负载突变等级并作为总负载突变等级；当所述系统为三相储能系统时，则计算每一相的负载突变等级并获得三相总负载突变等级。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：通过综合负载突变等级和母线电压突变等级来自适应地修改双向DC
‑
DC环路中的内外环参数，使得控制参数（比例系数K
P
值、积分时间K
I
值、微分时间K
D
值中的一个或多个）随着突变等级大小而动态调节；负载突变等级越大/母线电压突变等级越大，则生成的双向DC
‑
DC调节等级越大，进而母线电压恢复时间就越短，逆变输出的电压性能参数就越好，系统可快速达到稳定状态，缓解了传统 PI/PID 控制器在快速性与超调之间的矛盾，很好地满足了快速性与稳定性的平衡需求，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能系统直流母线电压稳定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1. 计算每一相的负载突变等级并获得总负载突变等级；S2. 计算直流母线电压突变等级；S3. 根据所述总负载突变等级和所述母线电压突变等级，生成双向DC
‑
DC调节等级；S4. 根据所述双向DC
‑
DC调节等级生成双向DC
‑
DC的内外环参数；S5. 根据所述双向DC
‑
DC的内外环参数进行双向DC
‑
DC环路控制以稳定直流母线电压。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中的计算每一相的负载突变等级包括：S11. 实时采集每一相的负载瞬时电流，并利用所述每一相的负载瞬时电流与该相的瞬时标准电流计算该相的瞬时电流波动率；S12. 对所述该相的瞬时电流波动率进行滤波；S13. 判断母线电压是否已回归正常，若是，则执行步骤S15；若否，则执行步骤S14；S14. 判断该相滤波后的瞬时电流波动率是否大于当前在用的该相负载突变等级，若是，则执行步骤S15；若否，则保持该相负载突变等级为当前值；S15. 更新该相负载突变等级为滤波处理后的瞬时电流波动率。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S11中的瞬时电流波动率按照如下方式进行计算，瞬时电流波动率=负载瞬时电流
÷
瞬时标准电流；其中，瞬时标准电流=标称电流*1.414*sin(wt
i
)，wt
i
代表i相逆变输出电压随着时间变化的角度值；i=R，S，T。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S12利用算数平均滤波对该相的瞬时电流波动率进行滤波。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S13判断母线电压是否已回归正常包括：判断实时母线电压与参考母线电压之间的偏差是否在允许范围内，若在允许范围内，则判断母线电压回归正常；否则判断母线电压未回归正常。6.如权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷健华，张勇波，苏岩，尹相柱，马辉，
申请(专利权)人：深圳市德兰明海新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：