【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，具体涉及一种基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略，并针对所提出的控制策略提出了下垂控制系统。
技术介绍
1、近年来，全球变暖和化石燃料供应有限等日益严重的环境问题促使人类转向使用可再生能源(renewable energy sources，res)发电。微电网的概念已被应用为整合可再生能源和负载的有效解决方案，微电网(microgrids,mg)是用于控制可再生能源、储能(energy st orages,es)和可变类型负载的功率流的系统，并且大部分电气元件可以通过直流电源转换直接连接，不需要中间交流电源转换。因此与交流微电网相比，直流微电网的显着优点是减少了交直流功率转换、消除同步问题，改善电能质量、减少变压器的空间和重量以及改善故障可重构性，从而提高系统的可靠性和稳定性。本文选取的可再生能源模块为光伏(photovolt aic，pv)模块，储能模块为储能电池，即光伏/电池混合电力系统。
2、传统的光伏/电池混合电力系统的自适应控制策略可以根据直流母线的不同电压水平而激活，pv模块和储能电池模块可以相互支持，但没有考虑电池的荷电状态(state ofcharge,soc)，不利于储能电池模块的健康。
3、为了延长电池的寿命，本文提出一种基于基于soc的自适应下垂控制策略，根据电池的soc级改变其控制策略。当电池都具有高soc时，直流母线电压会增加。为光伏发电机设计的自适应功率控制策略将根据直流母线电压无缝调节其功率输出，留下最大功率点跟踪(ma ximum powe
技术实现思路
1、针对
技术介绍
所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略。该方法具体的实现方法是：通过采样电路采样电池电荷状态soc、电池电压vb、pv模块电压vpv、dc总线电压vdc以及电池电流ib、负载电流iload、光伏电流ipv，并将其送入控制模块当中，通过控制模块的计算比较系统当前时刻的电池电压与参考电压、当前时刻的dc总线电压和pv模块电压与稳态时的dc总线电压与pv模块电压，从而判断系统此时的工作状态并产生相应开关电源的占空比，最后通过ps-pwm调制器产生合适的开关信号控制两个变换器的各个电源开关快速进入稳态，从而实现dc总线电压vdc以及ppv对给定值和的快速跟定。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、1.一种基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略(energy managementcontrol strategies，ems)，其特征包括下列步骤：
4、步骤1：根据多电飞机(more electric aircraft，mea)的电力系统的需求确定其电力网络架构及其电路的拓扑结构，并确定其电力网络架构的控制目标和运行模式。
5、步骤2：通过所提出的基于储能模块-电池的荷电状态(state of charge，soc)的自适应下垂控制策略，将直流母线电压和储能模块的soc维持在安全运行范围内，以增强系统运行的安全可靠性。
6、步骤3：将清洁能源模块-光伏模块的设计为根据直流母线电压无缝调节其功率输出的自适应功率控制策略，同时为了提高跟踪速度与跟踪精度设计了自适应步长最大功率点跟踪算法(maximum power point tracking，mppt)。
7、最后，将储能模块和清洁能源模块结合在一起，完成了直流微网系统所需要的功率控制，无缝地维持混合动力系统中的功率平衡，同时释放了电池的压力。
8、2.根据权利要求1所述的基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤1所述的ema电力网络架构为集成了储能模块与清洁能源模块的直流微网系统。其中，储能模块为蓄电池，清洁能源模块为pv模块。
9、混合动力系统的直流母线电压分为三个工作段，即高压(hv)段、正常段(nv)和低压(lv)段。这些部分分别与负责随时调节直流母线电压的单元相关。
10、1)高压段：当时，电力系统工作在高压段，这表明直流母线电压主要由电池调节，此时电池处于高电荷状态，光伏模块应工作在功率限制(pl)模式。
11、2)正常段：当时，电力系统工作在正常段。光伏模块以mppt模式运行，以确保充分利用所有可用的光伏电力。
12、3)低压段：当时，电源系统工作在低压段。在光伏模块达到其发电极限后，储能电池模块向系统提供剩余电力。
13、因此，混合动力系统的控制目标和运行模式如下：
14、1)光伏模块：光伏模块的主要目标是尽量提供可用的光伏电力，以满足负载需求和电池的充电功率要求。当直流母线电压处于高压段时，此时意味着电池处于高电荷状态，光伏模块应根据其容量限制其输出功率。但同时，光伏模块也应及时运行在mppt模式下，为电力系统提供电力支持，提高可再生能源的利用率。因此，通过所提出的自适应功率控制策略，光伏模块应能够在mppt模式和pl模式之间平滑切换，从而提高电能质量。
15、2)电池模块：电池的主要控制目标是通过与光伏模块的协调来满足负载需求和soc水平。当光伏模块达到发电极限时，电池向电力系统供电。该目标旨在节省存储的能量，以满足光伏发电低谷期间的负载需求。同时，为了防止电池过充，在电池高soc阶段，电池应优先放电，避免充电。
16、3.根据权利要求1所述的基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤2所述的基于soc的电池自适应下垂控制策略是通过pid的双环控制来实现的。其中，内环主要是实现电压的精确跟踪，包括电压控制器(gv(s))和电流控制器(gi(s))。外环主要由所提出的基于soc的自适应下垂控制策略组成。实时电池荷电状态soc可以计算为：
17、
18、其中soc(0)和c是电池的初始soc和容量。根据不同的soc级别考虑三种状态来调整下垂特性，socl和socu代表较低和较高的soc级别。
19、状态i：电池工作在高电荷状态，socu<soc<100％，电池优先放电，避免充电。
20、状态ii：电池工作在正常状态，socl<soc<socu，电池可以安全充电或放电。
21、状态iii：电池工作在低电荷状态，0<soc<socl，电池应避免放电，优先充电。由此，电池充放电工作条件取决于实际soc级别的情况，电池的下垂控制原理可表示为：
22、
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1.一种基于储能电池SoC的直流微电网能量管理控制策略(Energy managementcontrol strategies，EMS)，其特征包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的基于储能电池SoC的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤1所述的EMA电力网络架构为集成了储能模块与清洁能源模块的直流微网系统。其中，储能模块为蓄电池，清洁能源模块为PV模块。
3.根据权利要求1所述的基于储能电池SoC的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤2所述的基于SoC的电池自适应下垂控制策略是通过PID的双环控制来实现的。其中，内环主要是实现电压的精确跟踪，包括电压控制器(Gv(s))和电流控制器(Gi(s))。外环主要由所提出的基于SoC的自适应下垂控制策略组成。实时电池荷电状态SoC可以计算为：
4.根据权利要求1所述的基于储能电池SoC的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤3所述的所提出的光伏模块的自适应功率控制，是通过PID的双环控制实现的。内环是为了实现精确的功率跟踪。测量每个光伏单元的输出电压和输出电流，并使用改进
5.根据权利要求4所述的基于储能电池SoC的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，为了提高跟踪速度与跟踪精度设计了自适应步长最大功率点跟踪算法，其自适应步长设计如下：
6.本专利提出了一种基于储能电池SoC的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，包括直流微电网系统和下垂控制控制电路，所述的直流微电网系统由储能电池模块和清洁能源模块通过buck-boost双向变换器和boost变换器连接到微电网系统；
...【技术特征摘要】
1.一种基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略(energy managementcontrol strategies，ems)，其特征包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤1所述的ema电力网络架构为集成了储能模块与清洁能源模块的直流微网系统。其中，储能模块为蓄电池，清洁能源模块为pv模块。
3.根据权利要求1所述的基于储能电池soc的直流微电网能量管理控制策略，其特征在于，在步骤2所述的基于soc的电池自适应下垂控制策略是通过pid的双环控制来实现的。其中，内环主要是实现电压的精确跟踪，包括电压控制器(gv(s))和电流控制器(gi(s))。外环主要由所提出的基于soc的自适应下垂控制策略组成。实时电池荷电状态soc可以计算为：
4.根据权利要求1所述的基于储能电池soc的直流微电...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈章勇，王铁奇，陈勇，唐伟瀚，刘云炎，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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