基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法
文献发布时间:2023-06-19 10:51:07
技术领域
本发明属于直流微电网储能系统控制技术领域,尤其涉及一种基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法。
背景技术
在直流微电网中,由于分布式电源具有随机性和间歇性等特点,为了保障直流微电网的稳定性,需要在微电网中增加储能系统。储能系统也是微电网中重要的设备之一,为了延长其使用寿命,保证系统的性能,因此实现其荷电状态(State of Charge,SOC)平衡是很有必要的。
下垂控制作为对直流微电网的基本控制方法之一,其优点在于结构简单、易于实现且不依赖于模块间的相互通信等,因此得到了广泛的使用。但在储能系统中,应用传统的下垂控制方法不能很好的调节每个储能单元输出的电流,无法实现SOC的平衡,从而在一定程度上影响系统的稳定性和使用寿命。
发明内容
为克服上述问题,本发明提供了一种基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法。
本发明的基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法,步骤如下:
步骤1:储能单元SOC的计算:
两个储能单元的SOC计算公式如下:
其中,i
步骤2:应用下垂控制原理:
根据步骤1可知,储能单元的剩余SOC与初始SOC和放电电流有关,在直流微电网中,两台储能单元通过各自的变换器并联在直流母线上,其输出电流的关系表示为:
i
其中,R
步骤3:计算和设置下垂系数:
根据步骤2,通过调节下垂系数可改变变换器输出的电流,因此将下垂系数设置为:
其中,R
根据式(2)和式(3)得,两台变换器输出电流的比值为:
上式说明变换器输出的电流与储能单元的SOC以及系数k和SOC指数n有关,即SOC越大的储能单元,其输出的电流越大,放电速度越快。
根据储能单元的SOC值实时的计算下垂系数,进而改变储能单元输出电流值的大小,实现SOC不同的储能单元达到平衡。
上述步骤3中,通过改变系数k
本发明与现有技术相比的有益技术效果为:
本发明利用储能单元的SOC计算下垂系数从而动态的调节其输出电流,实现了储能单元SOC的平衡。与传统下垂控制策略相比,其优势在于1)可以根据储能单元的SOC动态改变下垂系数的大小;2)储能单元初始SOC不同,实现SOC平衡3)改变加速系数k,加快SOC均衡速度。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
图2为仿真使用的系统模型图。
图3为两组储能单元初始SOC不同时,仿真效果示意图。
图4为两组储能单元初始SOC不同且负载发生变化时,仿真效果示意图。
图5为系数k对SOC平衡速度的影响示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法,其流程图如图1所示,步骤如下:
步骤1:储能单元SOC的计算:
两个储能单元的SOC计算公式如下:
其中,i
步骤2:应用下垂控制原理:
根据步骤1可知,储能单元的剩余SOC与初始SOC和放电电流有关,在直流微电网中,两台储能单元通过各自的变换器并联在直流母线上,其输出电流的关系表示为:
i
其中,R
步骤3:计算和设置下垂系数:
根据步骤2,通过调节下垂系数可改变变换器输出的电流,因此将下垂系数设置为:
其中,R
根据式(2)和式(3)得,两台变换器输出电流的比值为:
上式说明变换器输出的电流与储能单元的SOC以及系数k和SOC指数n有关,即SOC越大的储能单元,其输出的电流越大,放电速度越快。
仿真实验:
为验证本发明基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法的可行性,基于MATLAB/SIMULINK,搭建了如图2所示的系统模型。变换器采用基于SOC的下垂控制。
图3为两组储能单元初始SOC不同时,采用该控制方法的SOC变化趋势,不难看出,采用该控制方法可以使两组初始SOC不同的储能单元,最终达到平衡状态。
图4给出两组储能单元初始SOC不同,且负载发生变化时采用该控制方法的SOC变化趋势,在t=40s时,负载功率增大,t=60s时负载功率减小。同样也可以实现SOC的均衡控制。
图5给出了系数k对SOC平衡速度的影响,可以看出,当增大k值时,平衡速度加快,平衡时间缩短,反之则会延长。
- 基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法
- 直流微电网储能系统的SOC均衡和功率均分控制方法