CN106787013A - 离网储能系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了离网储能系统及其控制方法，该离网储能系统包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n，其中：P1的输出波形控制系统采用电压电流双环控制结构；Pj的输出波形控制系统采用电流环控制结构，其电流环给定值等于P1的电流环给定值叠加Pj的电流校正值，Pj的电流校正值为用于使Bj达到与B1相同的运行参数的自动控制系统的输出量。本申请实现了均衡离网储能系统中各蓄电池组的运行状态。

Description

离网储能系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，更具体地说，涉及离网储能系统及其控制方法。
背景技术
图1示出了一种离网储能系统，包括多台储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧直接并联于同一交流母线，实现了将多路直流输入转换成一路交流输出。
保证所述离网储能系统中各蓄电池组运行状态的一致性，例如保证各蓄电池组的SOC(State of Charge，剩余电量)均衡、保证各蓄电池组两端的电压均衡等，是保证所述离网储能系统安全稳定运行的重要手段。但目前的技术力量还不能为保持各蓄电池组的SOC均衡或保持各蓄电池组两端的电压均衡提供技术支持。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了离网储能系统及其控制方法，以均衡离网储能系统中各蓄电池组的运行状态。
一种离网储能系统，包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n，其中：
P1的输出波形控制系统采用电压电流双环控制结构；
Pj的输出波形控制系统采用电流环控制结构，其电流环给定值等于P1的电流环给定值叠加Pj的电流校正值，Pj的电流校正值为用于使Bj达到与B1相同的运行参数的自动控制系统的输出量。
其中，所述运行参数包括：蓄电池组剩余电量。
其中，所述运行参数，包括：蓄电池组两端电压。
其中，所述自动控制系统为开环控制系统。
其中，所述自动控制系统为闭环控制系统。
其中，所述自动控制系统能够根据Bj与B1之间运行参数的差值大小变步长调节Pj的电流校正值。
一种用于离网储能系统的控制方法，所述离网储能系统包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n，其中，所述控制方法包括：
P1采用电压电流双环控制方式来控制输出波形；
Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，以使Bj达到与B1相同的运行参数；
Pj采用电流环控制输出波形，其电流环给定值为P1的电流环给定值叠加调节后的Pj的电流校正值。
其中，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：
Pj根据Bj的剩余电量与B1的剩余电量之间偏差的大小调节Pj的电流校正值；或者，Pj根据Bj两端电压与B1两端电压之间偏差的大小调节Pj的电流校正值。
其中，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：
Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小，开环或闭环调节Pj的电流校正值。
其中，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小变步长调节Pj的电流校正值。
从上述的技术方案可以看出，本发明任选一台储能逆变器P1采用电压电流双环控制，其余储能逆变器(即Pj，j＝2、3、…、n)采用电流环控制，在此基础上，本发明以蓄电池组B1的运行参数作为蓄电池组Bj运行的基准，Pj在Bj运行出现偏差时动态调节Pj的电流校正值以缩小所述偏差，该电流校正值叠加P1的电流环给定值就是Pj的电流环给定值，当Bj与B1之间运行参数的差值大小为零时，所述自动控制系统达到稳态，此时Pj的电流校正值为零，即Pj按照P1的电流环给定值运行。可见，本发明保证了离网储能系统中各蓄电池组运行状态的一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种离网储能系统结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种离网储能系统结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种开环控制系统框图；
图4为本发明实施例公开的一种闭环控制系统框图；
图5为本发明实施例公开的一种用于离网储能系统的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，本发明实施例公开了一种离网储能系统，以均衡离网储能系统中各蓄电池组的运行状态。所述离网储能系统包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器(储能逆变器的标识仅用于将各储能逆变器区别开，标识的分配无针对性)，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n，其中：
P1的输出波形控制系统采用电压电流双环控制结构；
Pj的输出波形控制系统采用电流环控制结构，其电流环给定值等于P1的电流环给定值叠加Pj的电流校正值，Pj的电流校正值为用于使Bj达到与B1相同的运行参数的自动控制系统的输出量。
下面，对本实施例的技术方案进行详述。
离网储能系统中至少要有一台储能逆变器进行V/F(电压/频率)控制以建立交流母线电压和频率，本实施例选择任意一台储能逆变器P1采用电压电流双环控制，由P1利用电压环建立交流母线电压和频率。其余储能逆变器(即Pj)与P1交流侧并联于同一交流母线，具有与P1相同的输出电压和频率。在P1采用电压电流双环控制，其余储能逆变器采用电流环控制的情况下，各储能逆变器按照自身的电流环给定值并联运行，其中P1的电流环给定值为电压环的输出。
离网储能系统实际运行过程中，受蓄电池生产厂家不同或生产批次不同等因素影响，接在各储能逆变器直流侧的蓄电池组的运行状态可能是不同步的，如果不对各蓄电池组的运行状态加以均衡，各蓄电池组以及各储能逆变器间的运行差异将越来越大。
对此，本实施例以B1的运行参数作为Bj运行的基准，Pj内置的自动控制系统(记为Zj)根据Bj运行参数的偏差大小来动态调节Pj的电流校正值，以使Bj与B1同步运行，P1的电流环给定值叠加Zj的输出(也就是调节后的Pj的电流校正值)就得到Pj的电流环给定值。当Bj与B1之间运行参数的差值大小为零时，所述自动控制系统达到稳态，此时Pj的电流校正值为零，即Pj按照P1的电流环给定值运行。可见，本实施例保证了离网储能系统中各蓄电池组运行状态的一致性。
其中，Zj可以是开环控制系统，也可以是闭环控制系统。具体的，当Zj采用开环控制系统时，可采用如图3所示结构，将Bj与B1间运行参数的差值大小输入比例调节环节10、输出限幅环节20后，得到Pj的电流校正值。当Zj采用闭环控制系统时，可采用如图4所示结构，将Bj与B1间运行参数的差值大小输入PI控制器10(或其他类型的控制器，如PID调节器或I调节器等)、输出限幅环节20后，得到Pj的电流校正值。需要说明的是，比例调节环节10的比例系数kn以及PI控制器10中的参数，可以是固定参数，也可以根据Bj与B1间运行参数的差值大小实现变步长调节，即：差值大的时候，参数变大，用来实现快速均衡，差值小的时候，参数变小，用来实现微调。
其中，Zj控制Bj达到与B1相同的运行参数，可以是指Bj两端电压与B1两端电压之间无偏差，也可以是指Bj的剩余电量与B1的剩余电量之间无偏差。
其中，离网储能系统内传输采样信号、控制信号等所采用的通讯方式，可以是CAN总线通讯，可以是RS485通讯，可以是以太网通讯，也可以是电力线载波通讯等，并不局限。
此外，参见图5，本申请还公开了一种用于离网储能系统的控制方法，所述离网储能系统包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n。所述控制方法包括：
步骤S01：P1采用电压电流双环控制方式来控制输出波形；
步骤S02：Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，以使Bj达到与B1相同的运行参数；
步骤S03：Pj采用电流环控制输出波形，其电流环给定值为P1的电流环给定值叠加调节后的Pj的电流校正值。
其中，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：Pj根据Bj的剩余电量与B1的剩余电量之间偏差的大小调节Pj的电流校正值；或者，Pj根据Bj两端电压与B1两端电压之间偏差的大小调节Pj的电流校正值。
其中，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小，开环或闭环调节Pj的电流校正值。
其中，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小变步长调节Pj的电流校正值。
综上所述，本发明任选一台储能逆变器P1采用电压电流双环控制，其余储能逆变器(即Pj，j＝2、3、…、n)采用电流环控制，在此基础上，本发明以蓄电池组B1的运行参数作为蓄电池组Bj运行的基准，Pj在Bj运行出现偏差时动态调节Pj的电流校正值以缩小所述偏差，该电流校正值叠加P1的电流环给定值就是Pj的电流环给定值，Bj与B1之间运行参数的差值大小为零时，所述自动控制系统达到稳态，此时Pj的电流校正值为零，即Pj按照P1的电流环给定值运行。可见，本发明保证了离网储能系统中各蓄电池组运行状态的一致性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的用于离网储能系统的控制方法而言，由于其与实施例公开的离网储能系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见离网储能系统部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种离网储能系统，包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n，其特征在于：
P1的输出波形控制系统采用电压电流双环控制结构；
Pj的输出波形控制系统采用电流环控制结构，其电流环给定值等于P1的电流环给定值叠加Pj的电流校正值，Pj的电流校正值为用于使Bj达到与B1相同的运行参数的自动控制系统的输出量。
2.根据权利要求1所述的离网储能系统，其特征在于，所述运行参数包括：蓄电池组剩余电量。
3.根据权利要求1所述的离网储能系统，其特征在于，所述运行参数，包括：蓄电池组两端电压。
4.根据权利要求1所述的离网储能系统，其特征在于，所述自动控制系统为开环控制系统。
5.根据权利要求1所述的离网储能系统，其特征在于，所述自动控制系统为闭环控制系统。
6.根据权利要求1所述的离网储能系统，其特征在于，所述自动控制系统能够根据Bj与B1之间运行参数的差值大小变步长调节Pj的电流校正值。
7.一种用于离网储能系统的控制方法，所述离网储能系统包括依次标识为P1、P2、…、Pn的n个储能逆变器，各储能逆变器的直流侧接独立的蓄电池组、交流侧并联，将接在Pj直流侧的蓄电池组标识为Bj，j＝2、3、…、n，其特征在于，所述控制方法包括：
P1采用电压电流双环控制方式来控制输出波形；
Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，以使Bj达到与B1相同的运行参数；
Pj采用电流环控制输出波形，其电流环给定值为P1的电流环给定值叠加调节后的Pj的电流校正值。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：
Pj根据Bj的剩余电量与B1的剩余电量之间偏差的大小调节Pj的电流校正值；或者，Pj根据Bj两端电压与B1两端电压之间偏差的大小调节Pj的电流校正值。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：
Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小，开环或闭环调节Pj的电流校正值。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小调节Pj的电流校正值，包括：Pj根据Bj与B1之间运行参数偏差的大小变步长调节Pj的电流校正值。
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