CN113675836A - 一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，包括分布式电源组件、直流母线、直流负载组件和储能组件，所述的分布式电源组件、直流负载、储能组件分别与直流母线连接，所述的分布式直流组件通过直流母线向直流负载、储能组件供能，所述的储能组件包括多个蓄电池组和多个双向DC/DC变换器，所述的蓄电池组通过双向DC/DC变换器与母线连接，根据各蓄电池组的SOC值的变化改变蓄电池下垂系数的大小，调节所述各蓄电池组的输入、输出电流大小。与现有技术相比，本发明具有减少蓄电池过充过放情况的发生、增加蓄电池寿命等优点。

Description

一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统
技术领域
本发明涉及电力系统领域，尤其是涉及一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统。
背景技术
对于直流微电网，需保证各个单元的电压稳定、系统功率平衡。一般情况下，直流微电网有并网和孤岛运行两种运行模式，控制包括上层的系统控制和底层的设备控制组成。系统控制的主要目标是实现直流微电网内各微源和负载的统一控制，提高运行的稳定性和可靠性及效率。设备控制是对直流微电网系统内的各个单元进行管理以保证直流母线电压稳定和功率合理分配为目的，一般对各单元的变换器进行控制，不同的变换器有不同的控制策略。现有技术对于微网系统而言，始终不能较好地缩小母线电压偏离值的范围。大都是以改善下垂参数设置方法为基础，虽在一定程度上提高了系统的负载调整率和系统的稳定性，但仍存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，包括分布式电源组件、直流母线、直流负载组件和储能组件，所述的分布式电源组件、直流负载、储能组件分别与直流母线连接，所述的分布式直流组件通过直流母线向直流负载、储能组件供能，
所述的储能组件包括多个蓄电池组和多个双向DC/DC变换器，所述的蓄电池组通过双向DC/DC变换器与母线连接，根据各蓄电池组的SOC值的变化改变蓄电池下垂系数的大小，调节所述各蓄电池组的输入、输出电流大小。
优选地，所述根据各蓄电池组的SOC值的变化改变蓄电池下垂系数的大小的具体步骤包括：流过各蓄电池组的电流需根据其SOC加权调节其下垂系数，在充电过程中，SOC较高的蓄电池组吸收较少能量，SOC较低的蓄电池组吸收较多能量，在放电过程中，SOC较高的蓄电池组释放较多能量，SOC较低的蓄电池组释放较少能量。
优选地，所述根据SOC改变下垂系数调节蓄电池组的输入、输出电流大小的公式为：
Figure BDA0003238344520000021
其中，Idc为蓄电池组输出电流，Udcref为变换器空载时的电压，即给定的直流母线电压，RL为负载电阻，R*为蓄电池的等效下垂系数，ΔSOC为蓄电池的SOC变化量，μ为无量纲的SOC收敛因子，n为幂指数，一般取≥1的整数。
优选地，调节所述各蓄电池的输入、输出电流大小后，对蓄电池组的电压进行二次补偿，降低电压的波动范围。
优选地，所述的分布式电源组件包括交流电网、AC/DC变换器，所述的交流电网通过AC/DC变换器与直流母线连接。
优选地，分布式电源组件包括光伏电池组、单向DC/DC变换器，所述的光伏电池组通过单向DC/DC变换器与直流母线连接。
优选地，所述的储能组件还包括超级电容，所述的超级电容通过双向DC/DC变换器与直流母线连接。
优选地，所述的储能组件包括两个及两个以上的蓄电池组。
优选地，所述的储能组件包括三个蓄电池组。
优选地，所述的直流负载组件包括直流负载、单向DC/DC变换器，所述的直流负载通过单向DC/DC变换器与直流母线连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明分析针对蓄电池SOC的变化调整下垂系数，使得SOC过大的蓄电池组可以多放电少充电、SOC过小的蓄电池组可以多充电少放电，当SOC越大其上升或下降的速率会越大，通过以上改进达到削峰填谷的效果，同时输出电流也能实现均分，通过二次电压补偿有效解决电压跌落问题；
(2)本发明能够在负载功率波动的情况下，基于SOC实时调整蓄电池充放电的速率，使多组蓄电池并联结构的SOC、Idc等在运行过程中不断从不同状态趋于一致的状态，保证了SOC的均衡。同时，由于减少了蓄电池过充过放情况的发生，增加了蓄电池寿命。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的下垂系数改进控制框图；
图3为蓄电池组充电情况下的ΔSOC和ΔIdc变化曲线；
图4为蓄电池组放电情况下的ΔSOC和ΔIdc变化曲线；
图5为二次电压补偿控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，如图1所示，包括分布式电源组件、直流母线、直流负载组件和储能组件，分布式电源组件、直流负载、储能组件分别与直流母线连接，分布式直流组件通过直流母线向直流负载、储能组件供能。具体地，分布式电源组件包括交流电网、AC/DC变换器、光伏电池组、单向DC/DC变换器，交流电网通过AC/DC变换器与直流母线连接，光伏电池组通过单向DC/DC变换器与直流母线连接。直流负载组件包括直流负载、单向DC/DC变换器，直流负载通过单向DC/DC变换器与直流母线连接。
储能组件包括多个蓄电池组和多个双向DC/DC变换器，蓄电池组通过双向DC/DC变换器与母线连接，本实施例中，设置三个蓄电池组。另外，储能组件还包括超级电容，超级电容通过双向DC/DC变换器与直流母线连接。
本发明根据各蓄电池组的SOC值的变化改变蓄电池下垂系数的大小，调节所述各蓄电池组的输入、输出电流大小，具体地，流过各蓄电池组的电流需根据其SOC加权调节其下垂系数，在充电过程中，SOC较高的蓄电池组吸收较少能量，SOC较低的蓄电池组吸收较多能量，在放电过程中，SOC较高的蓄电池组释放较多能量，SOC较低的蓄电池组释放较少能量，通过这一过程实现SOC均衡。其控制框图如图2所示。
公式运算结果如下：
Figure BDA0003238344520000041
其中，Idc为蓄电池组输出电流，Udcref为变换器空载时的电压，即给定的直流母线电压，RL为负载电阻，R*为蓄电池的等效下垂系数，ΔSOC为蓄电池的SOC变化量，μ为无量纲的SOC收敛因子，n为幂指数，一般取≥1的整数。
根据上式做出在n和μ取一定范围内的不同值的情况下，ΔSOC和ΔIdc的变化，如图3和4所示。由于在充电状态运用下垂控制会引起直流母线电压的不良波动。因此在改进SOC下垂控制的基础上对电压进行二次补偿，会使电压波动范围变小，改进控制框图见图5。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，包括分布式电源组件、直流母线、直流负载组件和储能组件，所述的分布式电源组件、直流负载、储能组件分别与直流母线连接，所述的分布式直流组件通过直流母线向直流负载、储能组件供能，
所述的储能组件包括多个蓄电池组和多个双向DC/DC变换器，所述的蓄电池组通过双向DC/DC变换器与母线连接，根据各蓄电池组的SOC值的变化改变蓄电池下垂系数的大小，调节所述各蓄电池组的输入、输出电流大小。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述根据各蓄电池组的SOC值的变化改变蓄电池下垂系数的大小的具体步骤包括：流过各蓄电池组的电流需根据其SOC加权调节其下垂系数，在充电过程中，SOC较高的蓄电池组吸收较少能量，SOC较低的蓄电池组吸收较多能量，在放电过程中，SOC较高的蓄电池组释放较多能量，SOC较低的蓄电池组释放较少能量。
3.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述根据SOC改变下垂系数调节蓄电池组的输入、输出电流大小的公式为：
Figure FDA0003238344510000011
其中，Idc为蓄电池组输出电流，Udcref为变换器空载时的电压，即给定的直流母线电压，RL为负载电阻，R*为蓄电池的等效下垂系数，ΔSOC为蓄电池的SOC变化量，μ为无量纲的SOC收敛因子，n为幂指数，一般取≥1的整数。
4.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，调节所述各蓄电池的输入、输出电流大小后，对蓄电池组的电压进行二次补偿，降低电压的波动范围。
5.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述的分布式电源组件包括交流电网、AC/DC变换器，所述的交流电网通过AC/DC变换器与直流母线连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，分布式电源组件包括光伏电池组、单向DC/DC变换器，所述的光伏电池组通过单向DC/DC变换器与直流母线连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述的储能组件还包括超级电容，所述的超级电容通过双向DC/DC变换器与直流母线连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述的储能组件包括两个及两个以上的蓄电池组。
9.根据权利要求9所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述的储能组件包括三个蓄电池组。
10.根据权利要求1所述的一种基于蓄电池荷电状态改进下垂系数的微电网系统，其特征在于，所述的直流负载组件包括直流负载、单向DC/DC变换器，所述的直流负载通过单向DC/DC变换器与直流母线连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114268145A (zh) * 2021-12-02 2022-04-01 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种基于下垂控制的充放电调节器和调节方法

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