基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法

摘要

本发明公开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，具体为：储能单元的变换器采用下垂控制策略，通过获取各储能单元的SOC值计算下垂系数，根据下垂系数动态调整其输出电流，从而实现了储能系统的SOC均衡。本发明可以有效的提高储能单元SOC平衡的速度。

说明书

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。