CN110048396B - 一种光储直流微网的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光储直流微网的控制系统及方法，装置包括采集单元、生成单元和控制单元，生成单元将采集单元采集的发电功率、荷电状态、直流负载和交流负载各自消耗的功率生成模糊控制量，控制单元通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微电网的功率平衡。本发明采用模糊控制方法，适用于对光伏发电的控制，实现了光储直流微网系统的稳定运行，提高了光储直流微网系统的可靠性；本发明提供的技术方案充分考虑储能单元的荷电状态，通过源荷之间的协调控制避免了储能单元过充电和过放电，提高了储能单元的使用寿命，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及微电网领域，具体涉及一种光储直流微网的控制系统及方法。
背景技术
传统的化石能源不可再生且污染巨大，利用太阳能等取之不尽的清洁能源发电对能源的可持续发展和环保都有着巨大的现实意义。然而太阳能等新能源具有间歇性与波动性，大规模接入电网可能导致电网的不稳定，严重时甚至会导致电网系统的崩溃。在风光资源充足的地区建设新能源微电网一方面可以解决当地电能需求，另一方面可以减少传输损耗，提高能源效率，同时，还可以减少对大电网的冲击。
将分布式电源和负荷作为一个整体，形成可控的、既可孤岛运行又可并网运行的小电网称之为微网。目前最常见的是交流微网，但是由于光伏电池为直流方式发电，大部分用电设施也是直流供电的方式，采用DC-AC-DC的变换虽然能够降低光伏能源的利用效率，但是会增加投资成本。光储直流微网以其能量变换环节少、结构简单、控制灵活，且不存在频率偏移、相位同步及无功补偿问题等优点，已经成为目前研究的热点。通常，光储直流微网通过DC/AC变换器与大电网相连，由大电网维持直流母线电压的稳定，光伏电池和储能电池配合给负载供电。但是，现有技术中的光储直流微网存在的不足有：第一，光储直流微网接入大电网会改变大电网的稳态潮流分布和能量流动的单向性，从而影响大电网的稳定性，同时会造成继电保护的复杂性；第二，当大电网异常断电时，光储直流微网需要快速切换至孤岛运行模式，现有的光储直流微网难以实现快速切换与孤岛稳定运行；第三，光伏发电系统具有很强的波动性和随机性，现有的光储直流微网不适用于光照强度快速变化的情况。
发明内容
为了克服上述现有技术中的光储直流微网影响大电网的稳定性、难以实现快速切换与孤岛稳定运行以及不适用于光照强度快速变化的情况的不足，本发明提供一种光储直流微网的控制系统及方法，控制系统包括采集单元、生成单元和控制单元，采集单元，用于从光伏阵列模块中获取光伏阵列的发电功率，从储能装置模块中获取储能单元的荷电状态、从直流负载模块中获取直流负载消耗的功率以及从交流负载模块中获取交流负载消耗的功率；生成单元，用于根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率生成模糊控制量；控制单元，用于通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微电网的功率平衡，能够实现孤岛运行，且能够适用于光照强度快速变化的情况，不需要与大电网连接，避免对大电网的稳定性造成影响。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明提供一种光储直流微网的控制系统，所述光储直流微网包括光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块，所述控制系统包括：
采集单元，用于从光伏阵列模块中获取光伏阵列的发电功率，从储能装置模块中获取储能单元的荷电状态、从直流负载模块中获取直流负载消耗的功率以及从交流负载模块中获取交流负载消耗的功率；
生成单元，用于根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率生成模糊控制量；
控制单元，用于通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微电网的功率平衡。
所述光伏阵列模块包括光伏阵列、第一DC/DC变换器和第一断路器；
所述光伏阵列与第一DC/DC变换器的一端连接，所述第一DC/DC变换器的另一端通过第一断路器与直流母线连接。
所述储能装置模块包括储能单元、第二DC/DC变换器和第二断路器；
所述储能单元与第二DC/DC变换器的一端连接，所述第二DC/DC变换器的另一端通过第二断路器与直流母线连接。
所述直流负载模块包括直流负载、第三DC/DC变换器和第三断路器；
所述直流负载与第三DC/DC变换器的一端连接，所述第三DC/DC变换器的另一端通过第三断路器与直流母线连接。
所述交流负载模块包括交流负载、DC/AC变换器和第四断路器；
所述交流负载与DC/AC变换器的一端连接，所述DC/AC变换器的另一端通过第四断路器与直流母线连接。
所述生成单元具体用于：
当Pb＜0且SOC＜20％时，生成的模糊控制量为-2；
当Pb＜0且SOC≥20％时，生成的模糊控制量为-1；
当Pb＝0时，生成的模糊控制量为0；
当Pb＞0且SOC＜90％时，生成的模糊控制量为1；
当Pb＞0且SOC≥90％时，生成的模糊控制量为2。
其中，Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态。
所述控制单元具体用于：
当模糊控制量为-2时，控制光伏阵列模块中的第一断路器和储能装置模块中的第二断路器闭合，并控制直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器断开，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为-1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电；
当模糊控制量为0时，控制储能装置模块的第二断路器断开，并控制光伏阵列模块中的第一断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器；
当模糊控制量为1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为2时，控制光伏阵列模块的第一断路器断开，并控制储能装置模块的第二断路器直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电。
另一方面，本发明还提供一种光储直流微网系统的控制方法，包括：
获取光伏阵列模块中光伏阵列的发电功率、储能装置模块中储能装置的荷电状态、交流负载模块中直流负载消耗的功率和交流负载模块中交流负载消耗的功率；
根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率，生成模糊控制量；
通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微网的功率平衡。
所述根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率，生成模糊控制量，包括：
当Pb＜0且SOC＜20％时，生成的模糊控制量为-2；
当Pb＜0且SOC≥20％时，生成的模糊控制量为-1；
当Pb＝0时，生成的模糊控制量为0；
当Pb＞0且SOC＜90％时，生成的模糊控制量为1；
当Pb＞0且SOC≥90％时，生成的模糊控制量为2；
其中，Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态。
所述通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，包括：
当模糊控制量为-2时，控制光伏阵列模块中的第一断路器和储能装置模块中的第二断路器闭合，并控制直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器断开，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为-1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电；
当模糊控制量为0时，控制储能装置模块的第二断路器断开，并控制光伏阵列模块中的第一断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器；
当模糊控制量为1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为2时，控制光伏阵列模块的第一断路器断开，并控制储能装置模块的第二断路器直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的光储直流微网的控制系统，控制系统包括采集单元、生成单元和控制单元，采集单元，用于从光伏阵列模块中获取光伏阵列的发电功率，从储能装置模块中获取储能单元的荷电状态、从直流负载模块中获取直流负载消耗的功率以及从交流负载模块中获取交流负载消耗的功率；生成单元，用于根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率生成模糊控制量；控制单元，用于通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微电网的功率平衡，能够实现孤岛运行，且能够适用于光照强度快速变化的情况，不需要与大电网连接，避免对大电网的稳定性造成影响。
本发明提供的光储直流微网的控制方法，获取光伏阵列模块中光伏阵列的发电功率、储能装置模块中储能装置的荷电状态、交流负载模块中直流负载消耗的功率和交流负载模块中交流负载消耗的功率；根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率，生成模糊控制量；通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微网的功率平衡，能够实现孤岛运行，且能够适用于光照强度快速变化的情况，不需要与大电网连接，避免对大电网的稳定性造成影响；
本发明提供的技术方案避免了多重功率变换环节，具有结构简单、效率高的优点，且不存在频率偏移、相位同步及无功补偿问题，适用于多电压等级的直流负载，提高了能源利用的综合效率；
本发明提供的技术方案采用模糊控制方法，可以有效地实现对复杂的、非线性、不确定性严重的光伏阵列模块的控制，通过对储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块的统一控制，实现了光储直流微网系统的稳定运行，提高了可靠性；
本发明提供的技术方案充分考虑储能单元的荷电状态，通过源荷之间的协调控制避免了储能单元过充电和过放电，提高了储能单元的使用寿命，降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例1中光储直流微网结构图；
图2是本发明实施例1中储能单元荷电状态隶属度函数示意图；
图3是本发明实施例1中模糊控制量隶属度函数示意图；
图4是本发明实施例2中一种光储直流微网的控制方法流程图；
图5是本发明实施例2中另一种光储直流微网的控制方法流程图；
图6是本发明实施例2中采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种光储直流微网的控制系统，其中光储直流微网包括光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块，控制系统包括采集单元、生成单元和控制单元，下面对上述几个单元的功能进行详细说明：
采集单元，用于从光伏阵列模块中获取光伏阵列的发电功率，从储能装置模块中获取储能单元的荷电状态、从直流负载模块中获取直流负载消耗的功率以及从交流负载模块中获取交流负载消耗的功率；
生成单元，用于根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率生成模糊控制量；
控制单元，用于通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微电网的功率平衡。
(1)上述的光伏阵列模块包括光伏阵列、第一DC/DC变换器和第一断路器，具体关系如下：
光伏阵列与第一DC/DC变换器的一端连接，第一DC/DC变换器的另一端通过第一断路器与直流母线连接。
(2)储能装置模块包括储能单元、第二DC/DC变换器和第二断路器，具体关系如下：
储能单元与第二DC/DC变换器的一端连接，第二DC/DC变换器的另一端通过第二断路器与直流母线连接。
(3)直流负载模块包括直流负载、第三DC/DC变换器和第三断路器，具体关系如下：
直流负载与第三DC/DC变换器的一端连接，第三DC/DC变换器的另一端通过第三断路器与直流母线连接。
(4)交流负载模块包括交流负载、DC/AC变换器和第四断路器，具体关系如下：
交流负载与DC/AC变换器的一端连接，DC/AC变换器的另一端通过第四断路器与直流母线连接。
(5)生成单元具体是根据上述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率生成模糊控制量，具体过程如下：
设Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态；
将Pb输入生成单元，定义其语言变量为E2，基本论域设置为[-1000，1000]，模糊论域为[-1，0，1]，量化因子Ke2＝1/1000，对应的模糊子集为[N，ZE，P]；
将SOC输入生成单元，定义其语言变量为E1，基本论域为[0，1]，模糊论域为[0，1，2，3，4]，量化因子Ke1＝4，对应模糊子集为[VS，S，M，B，VB]，分别表示储能单元当前的荷电状态，模糊子集相对于设定值为[很低，偏低，适中，偏高，很高]。储能单元荷电状态隶属度函数示意图如图2所示，其中纵轴μ1为储能单元荷电状态隶属度，横轴xSOC为SOC的模糊论域。
生成单元输入与输出的隶属函数均为三角形隶属函数，采用加权平均法(重心法)去模糊，得到模糊控制量μU(xi)表示U的模糊标记，xi为加权系数，清晰化处理后得到的控制量经过四舍五入取整操作可以得到实际用于决定控制模式的模糊控制量。
设生成的模糊控制量为U，模糊控制量隶属度函数示意图如图3所示，图3中，纵轴μ2为模糊控制量的隶属度，横轴xU为模糊控制量的模糊论域。模糊控制量的基本论域为[-2，-1，0，1，2]，模糊论域也为[-2，-1，0，1，2]，比例因子KU＝1，模糊子集为[NB，NS，ZE，PS，PB]。
上述生成单元的规则库如表1所示：
表1
基于表1，按照下述过程生成模糊控制量：
当Pb＜0且SOC＜20％时，生成的模糊控制量为-2；
当Pb＜0且SOC≥20％时，生成的模糊控制量为-1；
当Pb＝0时，生成的模糊控制量为0；
当Pb＞0且SOC＜90％时，生成的模糊控制量为1；
当Pb＞0且SOC≥90％时，生成的模糊控制量为2。
其中，Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态。
控制单元通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制的具体过程如下：
当模糊控制量为-2时，控制光伏阵列模块中的第一断路器和储能装置模块中的第二断路器闭合，并控制直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器断开，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为-1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电；
当模糊控制量为0时，控制储能装置模块的第二断路器断开，并控制光伏阵列模块中的第一断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器；
当模糊控制量为1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为2时，控制光伏阵列模块的第一断路器断开，并控制储能装置模块的第二断路器直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电。
实施例2
本发明实施例2提供一种光储直流微网系统的控制方法，具体流程图如图4所示，具体过程如下：
S101：获取光伏阵列的发电功率、储能装置的荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率；
S102：根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率，生成模糊控制量；
S103：通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微网的功率平衡。
上述S101中，设Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率，SOC为储能装置的荷电状态，Pb＝Ppv-Pload。
上述S102中的生成单元具体设置过程如下：
如图5所示，将Pb输入生成单元，定义其语言变量为E2，基本论域设置为[-1000，1000]，模糊论域为[-1，0，1]，量化因子Ke2＝1/1000，对应的模糊子集为[N，ZE，P]；
将SOC输入生成单元，定义其语言变量为E1，基本论域为[0，1]，模糊论域为[0，1，2，3，4]，量化因子Ke1＝4，对应模糊子集为[VS，S，M，B，VB]，分别表示储能单元当前的荷电状态，模糊子集相对于设定值为[很低，偏低，适中，偏高，很高]。
生成单元输入与输出的隶属函数均为三角形隶属函数，采用加权平均法(重心法)去模糊，得到模糊控制量μU(xi)表示U的模糊标记，xi为加权系数，清晰化处理后得到的控制量经过四舍五入取整操作可以得到实际用于决定控制模式的模糊控制量。
设生成的模糊控制量为U，模糊控制量的基本论域为[-2，-1，0，1，2]，模糊论域也为[-2，-1，0，1，2]，比例因子KU＝1，模糊子集为[NB，NS，ZE，PS，PB]。
上述S102中，直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率之和设为Pload(Pload＝Pac-load+Pdc-load)，光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差设为Pb(Pb＝Ppv-Pload)；于是模糊控制量按照下述过程生成：
当Pb＜0且SOC＜20％时，生成的模糊控制量为-2；
当Pb＜0且SOC≥20％时，生成的模糊控制量为-1；
当Pb＝0时，生成的模糊控制量为0；
当Pb＞0且SOC＜90％时，生成的模糊控制量为1；
当Pb＞0且SOC≥90％时，生成的模糊控制量为2。
其中，Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态。
上述S103中，通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，具体过程如下：
当模糊控制量为-2时，控制光伏阵列模块中的第一断路器和储能装置模块中的第二断路器闭合，并控制直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器断开，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为-1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电；
当模糊控制量为0时，控制储能装置模块的第二断路器断开，并控制光伏阵列模块中的第一断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器；
当模糊控制量为1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为2时，控制光伏阵列模块的第一断路器断开，并控制储能装置模块的第二断路器直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电。
上述的电压外环和电流内环的双闭环方法如图6所示，将直流母线电压测量值Vdc与电压给定值Vdc-n进行比较，得到电压外环的输出量，电压外环的输出量经PI控制器调节后产生的输出作为电流内环的输入参考值与储能装置模块的实测电流值Ib比较后再经过另一PI控制器的调节作用于SPWM发生器(Sinusoidal PWM)产生触发脉冲，进而控制开关管占空比达到预期的控制效果。通过调节内环电流(即储能装置模块的输出电流)，调节储能装置模块的输出功率，使得光储直流微网系统实现功率平衡，控制直流母线电压稳定在Vdc-n。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种光储直流微网的控制系统，其特征在于，所述光储直流微网包括光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块，所述控制系统包括：
采集单元，用于从光伏阵列模块中获取光伏阵列的发电功率，从储能装置模块中获取储能单元的荷电状态，从直流负载模块中获取直流负载消耗的功率以及从交流负载模块中获取交流负载消耗的功率；
生成单元，用于根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率生成模糊控制量；
控制单元，用于通过模糊控制量对光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微电网的功率平衡；
所述生成单元具体用于：
当Pb＜0且SOC＜20％时，生成的模糊控制量为-2；
当Pb＜0且SOC≥20％时，生成的模糊控制量为-1；
当Pb＝0时，生成的模糊控制量为0；
当Pb＞0且SOC＜90％时，生成的模糊控制量为1；
当Pb＞0且SOC≥90％时，生成的模糊控制量为2；
其中，Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态；
所述控制单元具体用于：
当模糊控制量为-2时，控制光伏阵列模块中的第一断路器和储能装置模块中的第二断路器闭合，并控制直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器断开，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为-1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电；
当模糊控制量为0时，控制储能装置模块的第二断路器断开，并控制光伏阵列模块中的第一断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器；
当模糊控制量为1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为2时，控制光伏阵列模块的第一断路器断开，并控制储能装置模块的第二断路器直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述光伏阵列模块包括光伏阵列、第一DC/DC变换器和第一断路器；
所述光伏阵列与第一DC/DC变换器的一端连接，所述第一DC/DC变换器的另一端通过第一断路器与直流母线连接。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述储能装置模块包括储能单元、第二DC/DC变换器和第二断路器；
所述储能单元与第二DC/DC变换器的一端连接，所述第二DC/DC变换器的另一端通过第二断路器与直流母线连接。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述直流负载模块包括直流负载、第三DC/DC变换器和第三断路器；
所述直流负载与第三DC/DC变换器的一端连接，所述第三DC/DC变换器的另一端通过第三断路器与直流母线连接。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述交流负载模块包括交流负载、DC/AC变换器和第四断路器；
所述交流负载与DC/AC变换器的一端连接，所述DC/AC变换器的另一端通过第四断路器与直流母线连接。
6.一种光储直流微网的控制方法，其特征在于，所述光储直流微网包括光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块，所述控制方法包括：
获取光伏阵列模块中光伏阵列的发电功率、储能装置模块中储能装置的荷电状态、交流负载模块中直流负载消耗的功率和交流负载模块中交流负载消耗的功率；
根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率，生成模糊控制量；
通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，以实现光储直流微网的功率平衡；
所述根据所述发电功率、荷电状态、直流负载消耗的功率和交流负载消耗的功率，生成模糊控制量，包括：
当Pb＜0且SOC＜20％时，生成的模糊控制量为-2；
当Pb＜0且SOC≥20％时，生成的模糊控制量为-1；
当Pb＝0时，生成的模糊控制量为0；
当Pb＞0且SOC＜90％时，生成的模糊控制量为1；
当Pb＞0且SOC≥90％时，生成的模糊控制量为2；
其中，Pb为光伏阵列的发电功率与负载消耗的功率之差，且Pb＝Ppv-Pload，Ppv为光伏阵列的发电功率，Pload为负载消耗的功率，Pload＝Pac-load+Pdc-load，Pdc-load为直流负载消耗的功率，Pac-load为交流负载消耗的功率；SOC为储能装置模块中储能单元的荷电状态；
所述通过模糊控制量对光储直流微网系统中的光伏阵列模块、储能装置模块、直流负载模块和交流负载模块进行控制，包括：
当模糊控制量为-2时，控制光伏阵列模块中的第一断路器和储能装置模块中的第二断路器闭合，并控制直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器断开，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元充电；
当模糊控制量为-1时，控制光伏阵列模块中的第一断路器、储能装置模块中的第二断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电；
当模糊控制量为0时，控制储能装置模块的第二断路器断开，并控制光伏阵列模块中的第一断路器、直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器；
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当模糊控制量为2时，控制光伏阵列模块的第一断路器断开，并控制储能装置模块的第二断路器直流负载模块中的第三断路器和交流负载模块中的第四断路器均闭合，采用最大功率点跟踪方法控制光伏阵列模块中的第一DC/DC变换器，并采取电压外环和电流内环的双闭环方法控制储能装置模块中的第二DC/DC变换器，使储能单元放电。
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