CN110048497B - 直流微电网的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种直流微电网的控制方法，根据负载的大小自动调节输出电压电流的大小，在电压下垂控制基础上增加了补偿电压控制防止负载端电压的跌落和上升，使得直流微电网的电压稳定在正常工作范围内，电流方面采用了以储能电池的电流作为电流限制的目标值，增强了对储能电池的保护，减少储能电池侧的过载和大幅度波动，减少电流冲击对储能电池的破坏，用于解决直流微电网系统控制中储能电池保护和电压不稳定等问题，从而改善直流微电网的电能输入输出特性。

Description

直流微电网的控制方法

技术领域

本申请涉及新能源发电及电能变换技术领域，特别是涉及一种直流微电网的控制方法。

背景技术

可再生能源为主要的能源获取方式是世界能源和环境发展的趋势，利用风能、光能等清洁能源成为主要的研究方向，微网系统具有高效的发电效率和结构简单等特点，能够很好地适应人们对于能源和环境的要求。而汽车作为世界能源消耗的主要来源，并且每年随着汽车保有量的增长需要消耗大量的资源，随着新能源车辆的大规模推广和应用，对汽车用电能、氢能的需求量会日益提升。微网的充电系统将清洁能源和新能源汽车结合起来，将大规模的清洁能源的获取和利用进行匹配，是解决能源短缺和环境污染问题的重要手段。

其中，直流微电网系统较交流微网系统具有更高的能源效率，可以通过并网的方式进行能量的双向流动，及时补充电能的短缺，存在多余能量也可提供至其他系统运行，实现多微网结构的灵活切换和协调。其中，直流母线是系统能量交换的中介，直流微电网系统中的各单元部分通过电力电子变流装置接入直流母线，并通过直流母线实现能量交换，直流母线的电压状况能够直接影响到系统的稳定运行。但是，传统的直流微电网系统存在着电压不稳定，在大功率负载的情况下会产生电压的跌落的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统直流微电网系统的电压不稳定的问题，提供一种可以使得直流微电网系统的电压稳定，从而改善直流微电网的电能输入输出特性的直流微电网的控制方法及直流微电网系统。

本申请提供一种直流微电网的控制方法，应用于直流微电网系统，所述直流微电网系统包括直流母线、接入所述直流母线的负载以及接入所述直流母线的储能电池，所述储能电池通过双向DC/DC转换器与所述直流母线连接，所述直流微电网的控制方法包括：

S10，获取第一电池电压U_bat、第一电池电流I_bat、第一负载电压U_bus以及第一负载电流I_bus，其中，所述第一电池电压U_bat为所述储能电池的电压，所述第一电池电流I_bat为所述储能电池的电流，所述第一负载电压U_bus为所述负载的电压且与直流母线电压相同，所述第一负载电流I_bus为所述负载的电流；

S20，根据所述第一电池电压U_bat与所述第一电池电流I_bat估计所述储能电池的电池荷电状态，并根据所述电池荷电状态获得等效虚拟电压U_ocv与电池内阻R_in，其中，所述双向DC/DC转换器与所述储能电池组成虚拟供电系统，所述等效虚拟电压U_ocv为所述虚拟供电系统的开路电压；

S30，根据所述电池内阻R_in、所述第一负载电压U_bus以及所述第一电池电压U_bat，获得等效虚拟内阻R_ess，其中，所述等效虚拟内阻R_ess为所述虚拟供电系统的内阻；

S40，预设所述直流母线的直流母线电压参考值U_ref，并根据所述直流母线电压参考值U_ref、所述第一负载电压U_bus、所述等效虚拟电压U_ocv、所述第一负载电流I_bus以及所述等效虚拟内阻R_ess调节所述直流母线电压U_bus，使得调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内，其中，所述直流微电网系统的正常工作电压范围为U_ref±△U，△U为使得所述直流微电网系统电压稳定的允许范围值。

在一个实施例中，在所述步骤S30中，所述虚拟内阻R_ess＝(U_bus/U_bat)²×R_in

其中，U_bus为所述第一负载电压且与所述直流母线电压相同，U_bat为所述第一电池电压，R_in为所述电池内阻。

在一个实施例中，所述步骤S40包括：

S410，根据所述直流母线电压参考值U_ref，对所述直流母线电压U_bus进行电压补偿控制，获得电压补偿量dv；

S420，对所述直流母线电压U_bus进行电压补偿控制后，根据dv+U_ocv-I_bus×R_ess获得电压调节量U_adjust＝dv+U_ocv-I_bus×R_ess；

其中，U_ref为所述直流母线的直流母线电压参考值，U_bus为所述第一负载电压且与所述直流母线电压相同，U_ocv为所述等效虚拟电压，I_bus为所述第一负载电流，R_ess为所述等效虚拟内阻。

在一个实施例中，根据dv+U_ocv-I_bus×R_ess获得所述电压调节量U_adjust步骤之后还包括：

S430，根据所述电压调节量U_adjust，获得第一电流I₁；

S440，判断所述第一电流I₁是否超过所述储能电池的最大放电电流，且判断所述第一电流I₁是否超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且判断所述第一电流I₁是否超过所述储能电池的最大充电电流；

S450，若所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大放电电流，或所述第一电流I₁超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，或所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大充电电流，则获取预设电流I_preset并作为第二电流I₂；

若所述第一电流I₁不超过所述储能电池的最大放电电流，且所述第一电流I₁不超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且所述第一电流I₁不超过所述储能电池的最大充电电流，则获取所述第一电流I₁并作为所述第二电流I₂。

在一个实施例中，在所述步骤S430中，将所述电压调节量U_adjust通过电压环控制器运算，获得所述第一电流I₁。

在一个实施例中，在所述步骤S450中，当所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大放电电流或所述第一电流I₁超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流时，所述双向DC/DC转换器运行在输出电路限流模式；

当所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大充电电流时，所述双向DC/DC转换器运行在充电限流模式。

在一个实施例中，获取所述第二电流步骤之后，还包括：

S460，根据所述第一电池电流I_bat，调节所述第二电流I₂稳定于所述储能电池的电流范围内，其中，所述储能电池的电流范围为I_bat±△I，△I为使得所述储能电池电流稳定的允许范围值；

S470，当所述第二电流I₂稳定于所述储能电池的电流范围内时，控制输出所述双向DC/DC转换器的脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号用于控制所述双向DC/DC转换器的运行，获得所述调节后直流母线电压U’_bus，使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。

在一个实施例中，根据所述第一电池电流I_bat，通过电流环控制器调节所述第二电流I₂稳定于所述直流微电网系统的正常工作电流范围内，并控制输出所述双向DC/DC转换器的脉冲宽度调制信号。

在一个实施例中，在所述步骤S20中，根据所述电池荷电状态与开路电压的曲线关系获得所述等效虚拟电压U_ocv。

在一个实施例中，在所述步骤S20中，根据所述电池荷电状态与内阻的曲线关系获得所述电池内阻R_in。

本申请提供一种直流微电网的控制方法，通过所述第一电池电压U_bat与所述第一电池电流I_bat估计所述储能电池的电池荷电状态，从而获得所述等效虚拟电压U_ocv与所述电池内阻R_in。根据所述电池内阻R_in、所述第一负载电压U_bus以及所述第一电池电压U_bat，获得所述等效虚拟内阻R_ess。同时，根据所述第一负载电压U_bus、所述等效虚拟电压U_ocv、所述第一负载电流I_bus以及所述等效虚拟内阻R_ess调节所述直流母线电压U_bus，从而使得经过补偿控制后在经过下垂控制与电流调节后的所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的电压范围内。通过将所述负载一侧的电流电压以及所述储能电池一侧的电压电流等参数引入，可以实时调节直流母线电压稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。从而，通过直流微电网的控制方法对直流母线电压进行多次调节，可以更有效地防止提供给所述负载的电压跌落或上升，从而使得所述直流微电网系统的电压稳定，从而改善直流微网的电能输入输出特性。

附图说明

图1为本申请提供的直流微电网的控制方法的原理图；

图2为本申请提供的一个实施例中等效虚拟电压U_ocv与电池荷电状态的关系图；

图3为本申请提供的双向DC/DC转换器控制流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请提供一种直流微电网的控制方法，应用于直流微电网系统，所述直流微电网系统包括直流母线、接入所述直流母线的负载以及接入所述直流母线的储能电池，所述储能电池通过双向DC/DC转换器与所述直流母线连接，所述直流微电网的控制方法包括：

S10，获取第一电池电压U_bat、第一电池电流I_bat、第一负载电压U_bus以及第一负载电流I_bus，其中，所述第一电池电压U_bat为所述储能电池的电压，所述第一电池电流I_bat为所述储能电池的电流，所述第一负载电压U_bus为所述负载的电压且与直流母线电压相同，所述第一负载电流I_bus为所述负载的电流；

S20，根据所述第一电池电压U_bat与所述第一电池电流I_bat估计所述储能电池的电池荷电状态，并根据所述电池荷电状态获得等效虚拟电压U_ocv与电池内阻R_in，其中，所述双向DC/DC转换器与所述储能电池组成虚拟供电系统，所述等效虚拟电压U_ocv为所述虚拟供电系统的开路电压；

S30，根据所述电池内阻R_in、所述第一负载电压U_bus以及所述第一电池电压U_bat，获得等效虚拟内阻R_ess，其中，所述等效虚拟内阻R_ess为所述虚拟供电系统的内阻；

S40，预设所述直流母线的直流母线电压参考值U_ref，并根据所述直流母线电压参考值U_ref、所述第一负载电压U_bus、所述等效虚拟电压U_ocv、所述第一负载电流I_bus以及所述等效虚拟内阻R_ess调节所述直流母线电压U_bus，使得调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内，其中，所述直流微电网系统的正常工作电压范围为U_ref±△U，△U为使得所述直流微电网系统电压稳定的允许范围值。

所述直流微电网系统中所述负载与所述储能电池均连接至所述直流母线，所述储能电池通过所述双向DC/DC转换器与所述直流母线连接，进而所述储能电池的能量通过所述双向DC/DC转换器与所述负载连接，可以实现所述储能电池的充放电和能量的双向流动。其中，所述直流母线的电压为反映所述直流微电网系统的系统源荷功率平衡和系统稳定的关键指标，为了稳定直流侧，储能环节起到了关键性作用。

在所述步骤S10中通过多个电流传感器与多个电压传感器分别安装于所述负载一侧与所述储能电池一侧，用于采集所述储能电池的电压和电流以及所述负载的电压和电流，从而可以实时监测所述储能电池与所述负载的电压电流变化。所述第一负载电压与所述直流母线电压相同，本申请中均采用U_bus表示。

在所述步骤S20中，根据所述第一电池电压U_bat与所述第一电池电流I_bat，可以采用开路电压法、安时积分法、内阻法、神经网络和卡尔曼滤波法等来估计所述储能电池的电池荷电状态(State of Charge，SOC)。其中，本申请采用安时积分法来获取所述储能电池的电池荷电状态，简单且更加可靠，不需要长期存放或静置就可以获取开路电压。

同时，根据所述电池荷电状态与开路电压的曲线关系或MAP图获得所述等效虚拟电压U_ocv。根据所述池荷电状态与内阻的曲线关系或MAP图可以获得所述电池内阻R_in。将采集的电压电流数据以及所述池荷电状态等数据利用通讯线传输至所述直流微电网系统的能量管理系统的控制单元，所述控制单元用以控制脉冲宽度调制控制器等控制设备。并且，根据所述储能电池的状态设置所述储能电池的电压和电流的允许的最大值与最小值，并传输至所述直流微电网系统的所述控制单元。

根据所述电池荷电状态与开路电压的曲线关系，所述电池荷电状态与内阻的曲线关系，可以获知所述储能电池的开路电压与电池内阻R_in。同时，根据所述双向DC/DC转换器与所述储能电池的电压比例关系，映射匹配设计所述虚拟供电系统的所述等效虚拟电压U_ocv，获得所述电池荷电状态与所述等效虚拟电压U_ocv的曲线关系图，如图2所示。

在所述步骤S30中，利用所述双向DC/DC转换器两端的电压比例关系以及所述电池内阻R_in获取所述虚拟供电系统的所述等效虚拟内阻R_ess，即所述虚拟内阻R_ess＝(U_bus/U_bat)²×R_in。

所述步骤S40包括：

S410，根据所述直流母线电压参考值U_ref，对所述直流母线电压U_bus进行电压补偿控制，获得电压补偿量dv；

S420，对所述直流母线电压U_bus进行电压补偿控制后，根据dv+U_ocv-I_bus×R_ess，获得电压调节量U_adjust＝dv+U_ocv-I_bus×R_ess；

其中，U_ref为所述直流母线电压参考值，U_bus为所述第一负载电压且与所述直流母线电压相同，U_ocv为所述等效虚拟电压，I_bus为所述第一负载电流，R_ess为所述等效虚拟内阻。在所述步骤S410中，根据所述直流微电网系统设置所述直流母线电压参考值U_ref，当所述直流母线电压U_bus下降过大或者高于所述直流母线电压参考值U_ref时，可以对所述直流母线电压U_bus进行电压补偿控制，获得所述电压补偿量dv。

在一个实施例中，所述电压补偿量dv＝U_ref-U_bus，当所述直流微电网系统处于平稳状态时，一般dv为0。

其中，所述直流微电网系统的正常工作电压范围为(U_ref±△U)，△U为使得所述直流微电网系统电压稳定的允许波动范围值，可以防止提供给所述负载的电压跌落或上升，使得所述直流微电网系统的电压更加稳定可靠。

在一个实施例中，具体地，所述直流微电网系统的正常工作电压范围可以为650V±20V。

同时，当对所述直流母线电压U_bus进行补偿后，可以根据所述电压调节量U_adjust＝dv+U_ocv-I_bus×R_ess＝U_ref-U_bus+U_ocv-I_bus×R_ess作为电压环控制器的输入量，从而使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。其中，dv＝U_ref-U_bus为补偿电压的大小，当所述直流微电网系统处于平稳状态时，一般dv为0。

利用电压补偿控制与下垂控制调节并及时修正所述直流母线电压U_bus，能及时防止电压的下掉和突然上升，使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定，从而使得在大负荷负载下能很好地将所述负载一侧的电压维持在所述直流微电网系统的正常工作电压范围内，改善因下垂控制带来的电压随负载波动问题，防止出现因所述负载过大而导致的电压下降过大使微网系统无法运行的状态。

因此，通过所述第一电池电压U_bat与所述第一电池电流I_bat估计所述储能电池的电池荷电状态，从而获得所述等效虚拟电压U_ocv与所述电池内阻R_in。根据所述电池内阻R_in、所述第一负载电压U_bus以及所述第一电池电压U_bat，获得所述等效虚拟内阻R_ess。同时，根据所述第一负载电压U_bus、所述等效虚拟电压U_ocv、所述第一负载电流I_bus以及所述等效虚拟内阻R_ess调节所述直流母线电压U_bus稳定于所述直流微电网系统的电压范围内。通过将所述负载一侧的电流电压以及所述储能电池一侧的电压电流等参数引入，可以实时调节所述直流母线电压U_bus，使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。从而，通过直流微电网的控制方法对所述直流母线的电压进行多次调节，可以更有效地防止提供给所述负载的电压跌落或上升，从而使得所述直流微电网系统的电压稳定，从而改善直流微网的电能输入输出特性。

在一个实施例中，根据dv+U_ocv-I_bus×R_ess获得所述电压调节量U_adjust步骤之后还包括：

S430，根据所述电压调节量U_adjust，获得第一电流I₁；

S440，判断所述第一电流I₁是否超过所述储能电池的最大放电电流，且判断所述第一电流I₁是否超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且判断所述第一电流I₁是否超过所述储能电池的最大充电电流；

S450，若所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大放电电流，或所述第一电流I₁超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，或所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大充电电流，则获取预设电流I_preset并作为第二电流I₂；

若所述第一电流I₁不超过所述储能电池的最大放电电流，且所述第一电流I₁不超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且所述第一电流I₁不超过所述储能电池的最大充电电流，则获取所述第一电流I₁并作为所述第二电流I₂。

在所述步骤S430中，将所述调节后直流母线电压U’_bus通过电压环控制器计算，获得所述第一电流I₁。所述电压环控制器可以为Pi控制器或PID控制器等。

其中，在所述步骤S420中根据所述电压调节量U_adjust＝dv+U_ocv-I_bus×R_ess＝U_ref-U_bus+U_ocv-I_bus×R_ess作为所述电压环控制器的输入量，对所述直流母线电压U_bus进行调节，从而可以使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内，可以认为所述直流母线电压U_bus也可以趋于一个稳定范围内波动，从而以确保所述直流微电网系统稳定运行。

在所述步骤S440与S450中，通过判断所述第一电流I₁是否超过所述储能电池的最大放电电流，且判断所述第一电流I₁是否超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且判断所述第一电流I₁是否超过所述储能电池的最大充电电流，对所述储能电池的电流进行限幅控制。

其中，由于所述储能电池的电流过大就会导致所述储能电池受到损害或温度过高，所述双向DC/DC转换器电流过大超过额定值会损坏设备，所以所述预设电流I_preset根据所述储能电池的物理特性和所述双向DC/DC转换器的额定值进行设置。根据所述储能电池和所述双向DC/DC转换器的特性和幅值将电流限制在所述直流微电网系统稳定运行的范围内，防止出现部分过载的情况。

当所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大放电电流或所述第一电流I₁超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流时，所述双向DC/DC转换器运行在输出电路限流模式。其中，所述输出电路限流模式为当输出电流过载时，所述控制单元将电流控制在最大放电电流的设定值，如果不过载就直接输出电流到下一环节，即电池限流环节不对电流进行调整。

当所述第一电流I₁超过所述储能电池的最大充电电流时，所述双向DC/DC转换器运行在充电限流模式。其中，所述充电限流模式为充电电流过载时电流限流环节将电流限制在最大设定充电电流的值，否则直接输出电流。

在一个实施例中，获取所述第二电流步骤之后，还包括：

S460，根据所述第一电池电流I_bat，调节所述第二电流I₂稳定于所述储能电池的电流范围内，其中，所述储能电池的电流范围为I_bat±△I，△I为使得所述储能电池电流稳定的允许范围值；

S470，当所述第二电流I₂稳定于所述储能电池的电流范围内时，控制输出所述双向DC/DC转换器的脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号用于控制所述双向DC/DC转换器的运行，使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。

在所述步骤S460，中，所述储能电池的电流范围为I_bat±△I＝135A±20A。

在电流环控制时，采用所述储能电池的所述第一电池电流I_bat作为控制的目标值，更便于对所述储能电池的电流检测，防止发生过载，增强了对所述储能电池的保护。

根据所述第一电池电流I_bat，通过电流环控制器等控制方式调节所述第二电流I₂稳定于所述储能电池的电流范围内时，从而可以使得所述储能电池的电流稳定。其中，所述电流环控制器可以为Pi控制器或PID控制器等。

同时，所述电流环控制器控制输出脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号传输至所述脉冲宽度调制控制器，控制所述双向DC/DC转换器的运行，使得所述调节后直流母线电压U'_bus稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。

请参见图3，所述双向DC/DC转换器的运行模式如图2所示，初始状态所述双向DC/DC转换器关闭，当EMS发送开通信号时，控制所述双向DC/DC转换器开通，采用预开通模式运行。实时判断所述直流母线电压U_bus，当所述直流母线电压U_bus高于所述直流微电网系统的正常工作电压范围上限U_max时，关闭所述双向DC/DC转换器，并返回故障信号。当所述直流母线电压U_bus低于所述直流微电网系统的正常工作电压范围上限U_max时，继续运行。如果发出退出指令信号则所述双向DC/DC转换器关闭退出。

预开通模式正常运行，所述双向DC/DC转换器进入开通模式的正常运行状态。实时判断所述直流母线电压U_bus，当所述直流母线电压U_bus高于所述直流微电网系统的正常工作电压范围上限U_max时，关闭所述双向DC/DC转换器，并返回故障信号。当所述直流母线电压U_bus低于所述直流微电网系统的正常工作电压范围下限U_min时，关闭所述双向DC/DC转换器，并返回故障信号。当所述储能电池端出现故障并发送故障指令时关闭所述双向DC/DC转换器，返回所述储能电池的故障信号。如果发送退出指令信号则所述双向DC/DC转换器关闭退出。

通过引入所述储能电池的所述第一电池电流I_bat可以检测所述储能电池的电流工作状态，从而可以控制所述储能电池的电流维持在合理范围，防止过载，起到了保护所述储能电池的作用。同时，通过所述储能电池的电流达到稳定状态，通过所述双向DC/DC转换器的特性可以无需控制使得所述负载一端电流的稳定，达到所述负载的电压电流稳定的效果。

因此，通过所述直流微电网的控制方法中的所述步骤S10至所述步骤S90的不断循环，对所述储能电池和所述负载一侧的电压电流进行协调控制，利用电压补偿控制与下垂控制调节并时修正，使得所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的电压范围内，能及时防止电压的下掉和突然上升，使得直流母线电压稳定。从而，使得在大负荷负载下能很好地将所述负载一侧的电压维持在所述直流微电网系统的正常工作电压范围内，改善因下垂控制带来的电压随负载波动问题，防止出现因所述负载过大而导致的电压下降过大使微网系统无法运行的状态。同时，通过Pi控制器、脉冲宽度调制控制器、双向DC/DC转换器形成的闭环控制，并根据所述储能电池的所述第一电池电流I_bat进行调节，更好地检测和控制所述储能电池的电流状态，防止出现在所述负载需求过高而引起的所述储能电池的电流过载的问题，起到对所述储能电池的保护作用，在大规模储能系统的应用和运行特性要求高的储能系统中有很好的应用价值。将所述储能电池的低电压转换为所述负载的高压系统能量，并实现能量在所述负载与所述储能电池的双向流动，进行储能的充电和放电过程。从而，使得所述直流微电网系统在满足不同所述负载对能量需求的同时，也保护了所述储能电池的安全性。因此，通过所述直流微电网的控制方法可以使得经过补偿控制后在经过下垂控制与电流调节后的所述调节后直流母线电压U’_bus稳定于所述直流微电网系统的电压范围内，从而使得所述直流微电网系统的电压稳定，从而改善直流微网的电能输入输出特性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直流微电网的控制方法，应用于直流微电网系统，所述直流微电网系统包括直流母线、接入所述直流母线的负载以及接入所述直流母线的储能电池，所述储能电池通过双向DC/DC转换器与所述直流母线连接，其特征在于，所述直流微电网的控制方法包括：

获取第一电池电压、第一电池电流、第一负载电压以及第一负载电流，其中，所述第一电池电压为所述储能电池的电压，所述第一电池电流为所述储能电池的电流，所述第一负载电压为所述负载的电压且与直流母线电压相同，所述第一负载电流为所述负载的电流；

根据所述第一电池电压与所述第一电池电流估计所述储能电池的电池荷电状态，并根据所述电池荷电状态获得等效虚拟电压与电池内阻，其中，所述双向DC/DC转换器与所述储能电池组成虚拟供电系统，所述等效虚拟电压为所述虚拟供电系统的开路电压；

根据所述电池内阻、所述第一负载电压以及所述第一电池电压，获得等效虚拟内阻，其中，所述等效虚拟内阻为所述虚拟供电系统的内阻；

预设所述直流母线的直流母线电压参考值，并根据所述直流母线电压参考值、所述第一负载电压、所述等效虚拟电压、所述第一负载电流以及所述等效虚拟内阻调节所述直流母线电压，使得调节后直流母线电压稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。

2.如权利要求1所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，根据所述电池内阻、所述第一负载电压以及所述第一电池电压，获得所述等效虚拟内阻的步骤中，所述等效虚拟内阻R_ess＝(U_bus/U_bat)²×R_in；

其中，U_bus为所述第一负载电压且与所述直流母线电压相同，U_bat为所述第一电池电压，R_in为所述电池内阻。

3.如权利要求1所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，预设所述直流母线的直流母线电压参考值，并根据所述直流母线电压参考值、所述第一负载电压、所述等效虚拟电压、所述第一负载电流以及所述等效虚拟内阻调节所述直流母线电压，使得调节后直流母线电压稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内的步骤包括：

根据所述直流母线电压参考值，对所述直流母线电压进行电压补偿控制，获得电压补偿差值dv；

对所述直流母线电压进行电压补偿控制后，根据dv+U_ocv-I_bus×R_ess，获得电压调节量U_adjust＝dv+U_ocv-I_bus×R_ess；

其中，U_ref为所述直流母线电压参考值，U_bus为所述第一负载电压，U_ocv为所述等效虚拟电压，I_bus为所述第一负载电流，R_ess为所述等效虚拟内阻。

4.如权利要求3所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，获得所述电压调节量的步骤之后还包括：

根据所述电压调节量，获得第一电流；

判断所述第一电流是否超过所述储能电池的最大放电电流，且判断所述第一电流是否超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且判断所述第一电流是否超过所述储能电池的最大充电电流；

若所述第一电流超过所述储能电池的最大放电电流，或所述第一电流超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，或所述第一电流超过所述储能电池的最大充电电流，则获取预设电流并作为第二电流；

若所述第一电流不超过所述储能电池的最大放电电流，且所述第一电流不超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流，且所述第一电流不超过所述储能电池的最大充电电流，则获取所述第一电流并作为所述第二电流。

5.如权利要求4所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，根据所述调节后直流母线电压获得所述第一电流的步骤中，将所述调节后直流母线电压通过电压环控制器计算，获得所述第一电流。

6.如权利要求4所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，

当所述第一电流超过所述储能电池的最大放电电流或所述第一电流超过所述双向DC/DC转换器允许输出的最大电流时，所述双向DC/DC转换器运行在输出电路限流模式；

当所述第一电流超过所述储能电池的最大充电电流时，所述双向DC/DC转换器运行在充电限流模式。

7.如权利要求4所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，获取所述第二电流步骤之后，还包括：

根据所述第一电池电流，调节所述第二电流稳定于所述储能电池的电流范围内；

当所述第二电流稳定于所述储能电池的电流范围内时，控制输出所述双向DC/DC转换器的脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号用于控制所述双向DC/DC转换器的运行，使得所述调节后直流母线电压稳定于所述直流微电网系统的正常工作电压范围内。

8.如权利要求7所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，根据所述第一电池电流，通过电流环控制器调节所述第二电流稳定于所述直流微电网系统的正常工作电流范围内，并控制输出所述双向DC/DC转换器的脉冲宽度调制信号。

9.如权利要求1所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，根据所述第一电池电压与所述第一电池电流估计所述储能电池的电池荷电状态，并根据所述电池荷电状态获得所述等效虚拟电压的步骤中，根据所述电池荷电状态与电池开路电压的曲线关系获得所述等效虚拟电压。

10.如权利要求1所述的直流微电网的控制方法，其特征在于，根据所述第一电池电压与所述第一电池电流估计所述储能电池的电池荷电状态，并根据所述电池荷电状态获得所述电池内阻的步骤中，根据所述电池荷电状态与电池内阻的曲线关系获得所述电池内阻。

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