CN113675895A - 一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统 - Google Patents

一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统，目标变流器获取在离网工作状态下的当前输出功率，基于当前输出功率确定下垂基准频率，基于目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量，利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，基于目标下垂频率对被分配功率进行调整，使光储多机并联系统达到新的稳定工作点。本发明中光储多机并联系统的各台变流器均可结合自身情况对被分配功率进行调整，每台变流器利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正，使得每台变流器最终的稳态工作点不再局限于同一象限，实现了SOC双向均衡的同时保证光储多机并联系统离网功率分配。

Description

一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，更具体的说，涉及一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统。
背景技术
如图1所示的光储多机并联系统框架图，光储多机并联系统包括n台并联连接的PCS(Power Conversion System，变流器)，分别为PCS1、…、PCSn，n台PCS彼此之间无通信连接。每台PCS包括一个或多个DC/DC变换器以及一个DC/AC变换器，储能电池BAT或光伏板PV接入DC/DC变换器，该DC/DC变换器通过直流母线DC_BUS与DC/AC变换器连接，DC/AC变换器与电网Grid和负载Load连接。目前，光储多机并联系统在离网时应用最广泛的是下垂控制方式，通常相同额定功率PCS采用相同的下垂系数，从而使得光储多机并联系统中各台PCS的功率均分。
然而，光储多机并联系统中直流能量存在三种不同的形式，分别为PV、BAT以及PV+BAT，由于使用场景的千差万别，系统中每台PCS所配备的光伏板功率、储能电池功率不尽相同，且电池板本身又是功率波动极大的能量源，储能电池也会在SOC(StateofCharge，荷电状态)较低时，受到BMS(Battery Management System，电池管理系统)的MDCV(MaximumDischarge Current，最大放电电流)制约，无法保证每台PCS在任意时刻都能提供全范围下垂曲线的直流功率，因此，传统下垂控制方式中，整个系统存在木桶效应，带载能力最低的PCS一旦过载，将退出系统，负载将由剩余PCS进行均分，从而对整个系统的稳定性造成了冲击。
为避免带载能力最低的PCS退出光储多机并联系统，技术人员提出了变系数下垂控制方法，变系数下垂曲线如图2所示，横坐标为功率P，纵坐标为频率f，Droop_PCS1表示PCS1的变系数下垂曲线，Droop_PCS2表示PCS2的变系数下垂曲线，假设WorkPoint1对应Load(0kW)，WorkPoint2对应Load(5kW)，当PCS的最大带载能力低于其额定功率Pn时，将降低该PCS下垂系数，使其分得更少功率，比如Pn/2，而其它带载能力强的PCS分配更多功率。但是，变系数下垂控制方式中，所有PCS最终的稳态工作点始终位于同一象限，因此光储多机并联系统无法进行主动环流，因此只能进行SOC单向均衡(比如，高变低，低不变或者低变低)，无法进行SOC双向均衡(高变低、低变高)。所以，如何在实现SOC双向均衡的同时实现光储多机并联系统离网功率分配成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统，以实现SOC双向均衡的同时实现光储多机并联系统离网功率分配。
一种光储多机并联系统的功率分配方法，应用于光储多机并联系统中的目标变流器，所述目标变流器为所述光储多机并联系统中多台变流器中的任意一台，所述功率分配方法包括：
获取所述目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率；
基于所述当前输出功率确定下垂基准频率；
获取所述目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值；
基于所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量；
利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率；
基于所述目标下垂频率对被分配功率进行调整，使所述光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
可选的，所述基于所述当前输出功率确定下垂基准频率，具体包括：
对所述当前输出功率采用低通滤波和下垂曲线控制方法进行处理，得到所述下垂基准频率。
可选的，所述利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，具体包括：
获取直流母线电压和直流母线电压参考值；
当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量；
当所述当前输出功率大于最大输出功率时，触发功率控制环路，基于所述当前输出功率和所述最大输出功率的功率差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第二偏移修正量；
利用所述第一偏移修正量和所述第二偏移修正量对所述下垂基准频率偏移量进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量；
利用所述目标下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的所述目标下垂频率。
可选的，所述当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量，具体包括：
当所述直流母线电压小于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第一稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
所述第一稳态工作点为：所述当前输出功率不超过光伏板和储能电池最大功率之和的稳态工作点。
可选的，所述当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量，具体包括：
当所述直流母线电压大于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第二稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
其中，所述第二稳态工作点为：被直流母线钳位住的光伏板直流剩余功率全部释放，或是触发所述目标变流器功率过载的稳态工作点。
可选的，还包括：
当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值相等时，控制所述直流母线电压控制环路不动作。
可选的，还包括：
当所述当前输出功率不大于最大输出功率时，控制所述功率控制环路不动作。
一种光储多机并联系统的功率分配系统，应用于光储多机并联系统中的目标变流器，所述目标变流器为所述光储多机并联系统中多台变流器中的任意一台，所述功率分配系统包括：
功率获取单元，用于获取所述目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率；
基准频率确定单元，用于基于所述当前输出功率确定下垂基准频率；
SOC获取单元，用于获取所述目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值；
偏移量确定单元，用于基于所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量；
频率修正单元，用于利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率；
分配功率调整单元，用于基于所述目标下垂频率对被分配功率进行调整，使所述光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
可选的，所述基准频率确定单元具体用于：
对所述当前输出功率采用低通滤波和下垂曲线控制方法进行处理，得到所述下垂基准频率。
可选的，所述频率修正单元具体包括：
电压获取子单元，用于获取直流母线电压和直流母线电压参考值；
第一修正量确定子单元，用于当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量；
第二修正量确定子单元，用于当所述当前输出功率大于最大输出功率时，触发功率控制环路，基于所述当前输出功率和所述最大输出功率的功率差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第二偏移修正量；
偏移量修正子单元，用于利用所述第一偏移修正量和所述第二偏移修正量对所述下垂基准频率偏移量进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量；
频率修正子单元，用于利用所述目标下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的所述目标下垂频率。
可选的，所述第一修正量确定子单元具体用于：
当所述直流母线电压小于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第一稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
所述第一稳态工作点为：所述当前输出功率不超过光伏板和储能电池最大功率之和的稳态工作点。
可选的，所述第一修正量确定子单元具体用于：
当所述直流母线电压大于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第二稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
其中，所述第二稳态工作点为：被直流母线钳位住的光伏板直流剩余功率全部释放，或是触发所述目标变流器功率过载的稳态工作点。
可选的，所述频率修正单元具体还包括：
第一控制子单元，拥有当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值相等时，控制所述直流母线电压控制环路不动作。
可选的，所述频率修正单元具体还包括：
第二控制子单元，用于当所述当前输出功率不大于最大输出功率时，控制所述功率控制环路不动作。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统，目标变流器获取在离网工作状态下的当前输出功率，基于当前输出功率确定下垂基准频率，获取目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值，基于电池状态参数与电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量，利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，基于目标下垂频率对被分配功率进行调整，使光储多机并联系统达到新的稳定工作点。由此可以看出，本发明中光储多机并联系统中的各台变流器均可以结合自身情况对被分配功率进行调整，因此，光储多机并联系统在下垂控制下的带载能力不再受单台变流器的限制，同时，每台变流器利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，并利用目标下垂频率对被分配功率进行调整，使得每台变流器最终的稳态工作点不再局限于同一象限，从而实现了SOC双向均衡的同时保证光储多机并联系统离网功率分配。
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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为光储多机并联系统框架图；
图2为变系数下垂曲线示意图；
图3为本发明实施例公开的一种光储多机并联系统的功率分配方法流程图；
图4为本发明实施例公开的一种PV侧DC/DC控制框图；
图5为本发明实施例公开的一种SOC均衡曲线示意图；
图6为本发明实施例公开的一种偏移下垂基准曲线示意图；
图7(a)为本发明实施例公开的一种SOC双向均衡示意图；
图7(b)为本发明实施例公开的另一种SOC双向均衡示意图；
图8为本发明实施例公开的一种利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率的方法流程图；
图9为本发明实施例公开的一种SOC双向均衡，投入负载工作点转移示意图；
图10为本发明实施例公开的一种SOC双向均衡，光伏板剩余能量利用示意图；
图11为本发明实施例公开的一种SOC双向均衡，投入负载工作点转移示意图；
图12为本发明实施例公开的一种SOC双向均衡，投入负载工作点转移示意图；
图13为本发明实施例公开的一种光储多机并联系统的控制框图；
图14为本发明实施例公开的一种光储多机并联系统的功率分配系统的结构示意图。
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。
本发明实施例公开了一种光储多机并联系统的功率分配方法及系统，目标变流器获取在离网工作状态下的当前输出功率，基于当前输出功率确定下垂基准频率，获取目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值，基于电池状态参数与电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量，利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，基于目标下垂频率对被分配功率进行调整，使光储多机并联系统达到新的稳定工作点。由此可以看出，本发明中光储多机并联系统中的各台变流器均可以结合自身情况对被分配功率进行调整，因此，光储多机并联系统在下垂控制下的带载能力不再受单台变流器的限制，同时，每台变流器利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，并利用目标下垂频率对被分配功率进行调整，使得每台变流器最终的稳态工作点不再局限于同一象限，从而实现了SOC双向均衡的同时保证光储多机并联系统离网功率分配。
参见图3，本发明实施例公开的一种光储多机并联系统的功率分配方法流程图，该分配方法应用于图1所示光储多机并联系统中的目标变流器，所述目标变流器为光储多机并联系统中多台变流器中的任意一台，该功率分配方法包括：
步骤S101、获取目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率；
如图1所示，当光储多机并联系统处于离网工作状态时，储能电池BAT通过双向DC/DC控制直流母线电压Vbus稳定，光伏板PV通过单向DC/DC进行最大功率点跟踪，执行电压电流双环+直流母线钳位控制。
为便于理解，下面对光储多机并联系统在离网时的工作状态进行论述，如下：
如图1所示，光储多机并联系统由储能电池BAT通过双向DC/DC控制直流母线电压的稳定，光伏板PV通过单向DC/DC升压到整流母线电压。参见图4所示的PV侧DC/DC控制框图，MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)模块用于追踪最大功率，DC/DC采用电压电流双环+直流母线钳位控制。当控制模块Controller确定MPPT模块对光伏功率Ppv追踪得到的光伏电压参考值Vpv_ref小于系统所需的光伏电压Vpv时，对直流母线电压Vbus无影响。当控制模块Controller确定MPPT模块对光伏功率Ppv追踪得到的光伏电压参考值Vpv_ref大于系统所需的光伏电压Vpv时，控制模块触发PV控制环路的直流母线钳位(BusClamp)，降低PV侧DC/DC的电流参考值，进而限制PV能量，使直流母线电压Vbus被钳位在直流母线钳位电压Vcalmap_set。基于光伏电压Vpv与光伏电压参考值Vpv_ref的差值，以及直流母线电压Vbus与直流母线钳位电压Vcalmap_set的差值，得到光伏电流参考值ipv_ref，控制模块通过对光伏电流参考值ipv_ref和光伏电流ipv的差值进行处理，得到PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号。
步骤S102、基于所述当前输出功率确定下垂基准频率；
在实际应用中，可以对当前输出功率Ppcs采用低通滤波(Low-Pass Filter，LPF)和下垂曲线控制方法(Droop)进行处理，得到下垂基准频率fref。
步骤S103、获取所述目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值；
步骤S104、基于所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量；
其中，电池状态参数可以为电池SOC，电池状态参数均衡目标值相对应的可以为SOC均衡目标值。
SOC(State Of Charge，荷电状态)是指电池的荷电状态，也即电池中剩余电荷的可用状态，公式为：SOC＝(电池中剩余的电荷余量/电池的额定电荷容量)*百分之百。
具体的，可以计算所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值SOCTarget的SOC差值，并基于所述SOC差值确定下垂基准频率偏移量。在实际应用中，可以采用预设换算关系得到SOC差值对应的下垂基准频率偏移量foffset，具体可参见现有成熟方案，此处不再赘述。
参见图5所示的SOC均衡曲线示意图，横轴为Errorsoc，Errorsoc＝SOC–SOCTarget，表示电池状态参数与电池状态参数均衡目标值SOCTarget的SOC差值，纵轴为下垂基准频率偏移量foffset，第一象限中转折点的纵轴对应下垂基准频率偏移量最大值foffset_UPLimit，横轴对应40％，第三象限中转折点的纵轴对应下垂基准频率偏移量最小值foffset_DownLimit，横轴对应-40％。
步骤S105、利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率；
本实施例通过将下垂基准频率偏移量foffset叠加到下垂基准频率fref上，实现对下垂基准频率fref的修正。如图6所示的偏移下垂基准曲线示意图，图6中的黑色实线表示Droop_PCS(PCS下垂曲线)，图6中三条曲线分别表示PCS下垂曲线的上边界、下边界以及无偏移时的基准曲线，例如，PCS1和PCS2的额定功率Pn均为6kW，PCS1的SOC为36.7％，PCS2的SOC为63.3％，电池状态参数均衡目标值为50％，则PCS1和PCS2的下垂基准频率偏移量fOffset相反，一个为正一个为负，偏移下垂基准频率控制的稳态工作点为WorkPoint1，负载为0kW，PCS1落在第二象限，PCS2落在第一象限，则可以使光储多机并联系统实现交流侧的主动环流，PCS2放电给PCS1充电，进而达到SOC双向均衡的目的。其中，foffset_final为目标下垂基准频率偏移量，整个光储多机并联系统的曲线及工作点变化如图7(a)和图7(b)所示的SOC双向均衡示意图，其中，图7(a)和图7(b)表示调节前后的两个不同的稳态工作点，图7(a)是未进行下垂基准频率偏移的稳态工作点，图7(b)是进行了频率偏移的稳态工作点，Droop_PCS1表示PCS1的基准频率偏移下垂曲线，Droop_PCS2表示PCS2的基准频率偏移下垂曲线，图7(a)中的曲线频率偏移量为0，图7(b)中的曲线频率偏移量不为0，f0表示变流器空载时的下垂基准频率，WorkLimit_Up表示系统稳定工作范围的频率上限，WorkLimit_Down表示系统稳定工作范围的频率下限，Pn表示变流器逆变放电的额定功率，Pn＝Ppcs_max，-Pn表示变流器整流充电的额定功率，foffset_Final1表示变流器1的基准频率最终偏移量，foffset_Final2表示变流器2的基准频率最终偏移量。
其中，图7(a)和图7(b)中，举例说明：
SOC_Target＝50％
WorkPoint_0：Load(0kW)PCS1(SOC＝36.7％0kW)PCS2(SOC＝63.3％0kW)
WorkPoint_1：Load(0kW)PCS1(SOC＝36.7％-2kW)PCS2(SOC＝63.3％+2kW)。
步骤S106、基于所述目标下垂频率对被分配功率进行调整，使所述光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
在实际应用中，目标变流器将自身的频率调节到目标下垂频率时，目标变流器被分配功率会相对应调整。
需要特别说明的是，步骤S101和步骤S102用于确定下垂基准频率，步骤S103和步骤S104用于确定下垂基准频率偏移量，两个过程的执行先后顺序并不局限于图3所示的实施例，也可以先执行步骤S103和步骤S104，后执行步骤S101和步骤S102，或是下垂基准频率的确定过程以及下垂基准频率偏移量的确定过程同时执行，具体依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
综上可知，本发明公开一种光储多机并联系统的功率分配方法，目标变流器获取在离网工作状态下的当前输出功率，基于当前输出功率确定下垂基准频率，获取目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值，基于电池状态参数与电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量，利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，基于目标下垂频率对被分配功率进行调整，使光储多机并联系统达到新的稳定工作点。由此可以看出，本发明中光储多机并联系统中的各台变流器均可以结合自身情况对被分配功率进行调整，因此，光储多机并联系统在下垂控制下的带载能力不再受单台变流器的限制，同时，每台变流器利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，并利用目标下垂频率对被分配功率进行调整，使得每台变流器最终的稳态工作点不再局限于同一象限，从而实现了SOC双向均衡的同时保证光储多机并联系统离网功率分配。
本发明为提高下垂基准频率偏移量的准确性，还对下垂基准频率偏移量进行了修正。
参见图8，本发明实施例公开的一种利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率的方法流程图，该方法包括：
步骤S201、获取直流母线电压和直流母线电压参考值；
步骤S202、当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量；
本实施例中，当直流母线电压Vbus和直流母线电压参考值Vbus_ref不相等时，会计算直流母线电压Vbus和直流母线电压参考值Vbus_ref的电压差值，触发直流母线电压控制环路，从而基于电压差值确定下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量fchange1。
本步骤主要是基于直流母线电压确定下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量。
具体的，(1)当Vbus＜Vbus_ref，或者，Vbus-Vbus_ref＜0时，触发直流母线电压控制环路，基于Vbus和Vbus_ref的电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第一稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
所述第一稳态工作点为：其中当前输出功率不超过光伏板和储能电池最大功率之和的稳态工作点。
举例说明，如图9所示的SOC双向均衡，投入负载工作点转移示意图，PCS1表示第一变流器，PCS2表示第二变流器，f0表示变流器空载时的下垂基准频率，WorkLimit_Up表示系统稳定工作范围的频率上限，WorkLimit_Down表示系统稳定工作范围的频率下限，Pn表示变流器逆变放电的额定功率，Pn＝Ppcs_max，-Pn表示变流器整流充电的额定功率，foffset_Final1表示变流器1的基准频率最终偏移量，foffset_Final2表示变流器2的基准频率最终偏移量；
SOC_Target＝50％PCS2最大直流功率Ppv+Pbat＝6.5kW
WorkPoint_2：Load(5kW)PCS1(SOC＝36.7％+0.5kW)PCS2(SOC＝63.3％+4.5kW)
需要说明的是，上述实施例中的0.5kW和4.5kW是基于负载功率5kW，以及上述SOC曲线定义的偏移量计算的。
当负载Load从5kW突变为11kW时，触发PCS2的直流母线电压控制环路修正时(暂态，非稳定工作点)
Load(11kW)PCS1(SOC＝36.7％+3.5kW)PCS2(SOC＝63.3％+7.5kW)
触发直流母线电压控制环路修正后(fchang1<0)
WorkPoint_3：Load(11kW)PCS1(SOC＝63.3％+4.5kW)PCS2(SOC＝63.3％+6.5kW)
需要说明的是，PCS1增加的1kW是由于PCS2触发了直流母线电压控制环路导致的结果，当负载load＝11kW，PCS2进行直流母线电压控制环修正后，被分配功率等于PCS2的最大直流功率(分得6.5kW)，则PCS1对应的被分配功率为：11kW-6.5kW＝4.5kW，其中，按照原有曲线PCS2分得7.5kW功率，但是PCS2的最大支流功率只有6.5kW，因此，直流母线将会被拉低。
图9中，PCS2直流能量有6.5kW，按原曲线应分得7.5kW，则导致直流母线被拉低，进而触发直流母线电压控制环路，通过动态调整fchang1，减小PCS2的功率分配到6.5kW，到达WorkPoint4。
(2)当Vbus＞Vbus_ref，或者，Vbus-Vbus_ref＞0时，触发直流母线电压控制环路，基于Vbus和Vbus_ref的电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第二稳态工作点，得到第一偏移修正量；
其中，所述第二稳态工作点为：被直流母线钳位住的光伏板剩余功率全部释放，或是触发所述目标变流器功率过载的稳态工作点。
需要特别说明的是，本实施例中，被直流母线钳位住的光伏板剩余功率全部释放指的是：在PPV+PBAT＞PLoad时，PPV为光伏板的输出功率，PBAT为储能电池的输出功率，PLoad为负载功率，触发光伏控制环路的直流母线钳位BusClamp，基于直流母线电压控制环路对光伏板剩余功率的利用。
举例说明，如图10所示的SOC双向均衡，光伏板剩余能量利用示意图，PCS1表示第一变流器，PCS2表示第二变流器；
SOC_Target＝50％PCS2存在光伏板PV剩余功率，PPV＝2kW
WorkPoint_1：Load(0kW)PCS1(SOC＝36.7％-2kW)PCS2(SOC＝63.3％+2kW)
触发Bus环修正后(fchang1>0)
WorkPoint_5：Load(0kW)PV(2kW)PCS1(SOC＝36.7％-4kW)PCS2(SOC＝63.3％+4kW)
本实施例中，当PCS2的PV存在剩余功率时，会冲高系统直流母线电压Vbus，触发直流母线电压控制环路，动态调整第一偏移修正量fchang1，增大PCS2的功率分配，直至被直流母线钳位住的PV剩余功率释放出来，或者触发当前PCS2功率过载(Ppcs超出Pmax)达到一个稳态工作点WorkPoint5。
步骤S203、当所述当前输出功率大于最大输出功率时，触发功率控制环路，基于所述当前输出功率和所述最大输出功率的功率差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第二偏移修正量；
举例说明，如图11所示的SOC双向均衡，投入负载工作点转移示意图，PCS1表示第一变流器，PCS2表示第二变流器；
SOC_Target＝50％PCS2最大输出功率Ppcs_max＝6kW
触发直流母线电压控制环路修正后(fchang1<0)
WorkPoint_3：Load(11kW)PCS1(SOC＝63.3％+4.5kW)PCS2(SOC＝63.3％+6.5kW)
触发功率控制环路调节后(fchang2<0)
WorkPoint_4：Load(11kW)PCS1(SOC＝63.3％+5kW)PCS2(SOC＝63.3％+6kW)
本实施例中，当目标变流器的当前输出功率Ppcs＞最大输出功率Ppcs_max时，如图11所示，若PCS2经过二次调节分得功率为6.5kW达到WorkPoint3后，仍超过其最大允许功率6kW，则此时Ppcs＞Ppcs_max，功率环开始动作，动态调整fchang2，系统重新达到一个新的稳态工作点WorkPoint4。
步骤S204、利用所述第一偏移修正量和所述第二偏移修正量对所述下垂基准频率偏移量进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量；
本实施例中，目标下垂基准频率偏移量foffset_final的表达式如下：
foffset_final＝foffset+fchange1+fchange2(1)；
式中，foffset为下垂基准频率偏移量，fchange1为第一偏移修正量，fchange2为第二偏移修正量。
步骤S205、利用所述目标下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的所述目标下垂频率。
本实施例中，目标下垂频率fref_final的表达式如下：
fref_final＝fref+foffset_final(2)；
式中，fref为下垂基准频率，foffset_final为公式(1)所示的目标下垂基准频率偏移量。
本实施例中将目标下垂频率作为最终控制目标，整个光储多机并联系统达到新的稳态工作点。
为进一步优化图8所示的实施例，还可以包括：
当直流母线电压与直流母线电压参考值相等时，控制直流母线电压控制环路不动作。
举例说明，参见图12所示的SOC双向均衡，投入负载工作点转移示意图，PCS1表示第一变流器，PCS2表示第二变流器，PCS2未过载；
SOC_Target＝50％
WorkPoint_1：Load(0kW)PCS1(SOC＝36.7％-2kW)PCS2(SOC＝63.3％+2kW)
WorkPoint_2：Load(5kW)PCS1(SOC＝36.7％+0.5kW)PCS2(SOC＝63.3％+4.5kW)
当SOC双向均衡达到WorkPoint1后，如果负载突增，PCS2未触发过载，则功率控制环路、直流母线电压控制环路均不被触发，当前曲线有一个新的稳态工作点WorkPoint2以满足负载要求。
为进一步优化图8所示的实施例，还可以包括：
若当前输出功率不大于最大输出功率，则控制功率控制环路不动作。
或者说，当Ppcs-Ppcs_max＜0时，控制功率控制环路不动作。
为便于理解光储多机并联系统的功率分配过程，参见图13，本发明实施例公开的一种光储多机并联系统的控制框图，功率分配过程具体如下：
1)获取目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率Ppcs采用低通滤波(Low-Pass Filter，LPF)和下垂曲线控制方法(Droop)进行处理，得到下垂基准频率fref。
2)获取目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值SOCTsget，计算电池状态参数与SOCTsget的SOC差值，并基于SOC差值确定下垂基准频率偏移量foffset。
3)获取直流母线电压Vbus和直流母线电压参考值Vbus_ref，当Vbus≠Vbus_ref时，计算直流母线电压Vbus和直流母线电压参考值Vbus_ref的电压差值，触发直流母线电压控制环路，基于电压差值确定下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量fchange1。
4)获取目标变流器的最大输出功率Ppcs_max，当Ppcs＜Ppcs_max时，控制功率控制环路不动作，此时，对下垂基准频率偏移量fOffset的第二偏移修正量fchange2为0。
当Ppcs＞Ppcs_max时，控制模块Controller基于当前输出功率Ppcs和最大输出功率Ppcs_max的功率差值，确定下垂基准频率偏移量foffset的第二偏移修正量fchange2。
其中，为提高第二偏移修正量fchange2的准确性，在实际应用中，Controller基于经过LPF的Ppcs与最大输出功率Ppcs_max的功率差值，确定下垂基准频率偏移量foffset的第二偏移修正量fchange2。
5)利用第一偏移修正量fchange1和第二偏移修正量fchange2对下垂基准频率偏移量foffset进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量foffset_final(foffset_final图13中未示出)，并利用目标下垂基准频率偏移量foffset_final对下垂基准频率fref进行修正，得到稳态下的目标下垂频率fref_final，从而目标变流器基于目标下垂频率fref_final对被分配功率进行调整，使光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种光储多机并联系统的功率分配系统。
参见图14，本发明实施例公开的一种光储多机并联系统的功率分配系统的结构示意图，该分配系统应用于图1所示光储多机并联系统中的目标变流器，所述目标变流器为光储多机并联系统中多台变流器中的任意一台，该功率分配系统包括：
功率获取单元301，用于获取所述目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率；
如图1所示，当光储多机并联系统处于离网工作状态时，储能电池BAT通过双向DC/DC控制直流母线电压Vbus稳定，光伏板PV通过单向DC/DC进行最大功率点跟踪，执行电压电流双环+直流母线钳位控制。
基准频率确定单元302，用于基于所述当前输出功率确定下垂基准频率；
其中，基准频率确定单元302具体可以用于对当前输出功率Ppcs采用低通滤波(Low-Pass Filter，LPF)和下垂曲线控制方法(Droop)进行处理，得到下垂基准频率fref。
SOC获取单元303，用于获取所述目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值；
偏移量确定单元304，用于基于所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量；
其中，电池状态参数可以为电池SOC，电池状态参数均衡目标值相对应的可以为SOC均衡目标值。
具体的，可以计算所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值的SOC差值，并基于所述SOC差值确定下垂基准频率偏移量。在实际应用中，可以采用预设换算关系得到SOC差值对应的下垂基准频率偏移量fOffset，具体可参见现有成熟方案，此处不再赘述。
频率修正单元305，用于利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率；
分配功率调整单元306，用于基于所述目标下垂频率对被分配功率进行调整，使所述光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
综上可知，本发明公开一种光储多机并联系统的功率分配系统，目标变流器获取在离网工作状态下的当前输出功率，基于当前输出功率确定下垂基准频率，获取目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值，基于电池状态参数与电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量，利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，基于目标下垂频率对被分配功率进行调整，使光储多机并联系统达到新的稳定工作点。由此可以看出，本发明中光储多机并联系统中的各台变流器均可以结合自身情况对被分配功率进行调整，因此，光储多机并联系统在下垂控制下的带载能力不再受单台变流器的限制，同时，每台变流器利用下垂基准频率偏移量对下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，并利用目标下垂频率对被分配功率进行调整，使得每台变流器最终的稳态工作点不再局限于同一象限，从而实现了SOC双向均衡的同时保证光储多机并联系统离网功率分配。
为进一步优化上述实施例，频率修正单元305具体可以包括：
电压获取子单元，用于获取直流母线电压和直流母线电压参考值；
第一修正量确定子单元，用于当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量；
第二修正量确定子单元，用于当所述当前输出功率大于最大输出功率时，触发功率控制环路，基于所述当前输出功率和所述最大输出功率的功率差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第二偏移修正量；
偏移量修正子单元，用于利用所述第一偏移修正量和所述第二偏移修正量对所述下垂基准频率偏移量进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量；
频率修正子单元，用于利用所述目标下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的所述目标下垂频率。
为进一步优化上述实施例，第一修正量确定子单元具体用于：
当所述直流母线电压小于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第一稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
所述第一稳态工作点为：所述当前输出功率不超过光伏板和储能电池最大功率之和的稳态工作点。
或者，第一修正量确定子单元具体可以用于：
当所述直流母线电压大于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第二稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
其中，所述第二稳态工作点为：被直流母线钳位住的光伏板直流剩余功率全部释放，或是触发所述目标变流器功率过载的稳态工作点。
为进一步优化上述实施例，频率修正单元305具体还可以包括：
第一控制子单元，拥有当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值相等时，控制所述直流母线电压控制环路不动作。
为进一步优化上述实施例，频率修正单元305具体还可以包括：
第二控制子单元，用于当所述当前输出功率不大于最大输出功率时，控制所述功率控制环路不动作。
需要特别说明的是，系统实施例中，各组成部分的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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 (14)

1.一种光储多机并联系统的功率分配方法，其特征在于，应用于光储多机并联系统中的目标变流器，所述目标变流器为所述光储多机并联系统中多台变流器中的任意一台，所述功率分配方法包括：
获取所述目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率；
基于所述当前输出功率确定下垂基准频率；
获取所述目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值；
基于所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量；
利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率；
基于所述目标下垂频率对被分配功率进行调整，使所述光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
2.根据权利要求1所述的功率分配方法，其特征在于，所述基于所述当前输出功率确定下垂基准频率，具体包括：
对所述当前输出功率采用低通滤波和下垂曲线控制方法进行处理，得到所述下垂基准频率。
3.根据权利要求1所述的功率分配方法，其特征在于，所述利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率，具体包括：
获取直流母线电压和直流母线电压参考值；
当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量；
当所述当前输出功率大于最大输出功率时，触发功率控制环路，基于所述当前输出功率和所述最大输出功率的功率差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第二偏移修正量；
利用所述第一偏移修正量和所述第二偏移修正量对所述下垂基准频率偏移量进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量；
利用所述目标下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的所述目标下垂频率。
4.根据权利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，所述当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量，具体包括：
当所述直流母线电压小于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第一稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
所述第一稳态工作点为：所述当前输出功率不超过光伏板和储能电池最大功率之和的稳态工作点。
5.根据权利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，所述当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量，具体包括：
当所述直流母线电压大于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第二稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
其中，所述第二稳态工作点为：被直流母线钳位住的光伏板直流剩余功率全部释放，或是触发所述目标变流器功率过载的稳态工作点。
6.根据权利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，还包括：
当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值相等时，控制所述直流母线电压控制环路不动作。
7.根据权利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，还包括：
当所述当前输出功率不大于最大输出功率时，控制所述功率控制环路不动作。
8.一种光储多机并联系统的功率分配系统，其特征在于，应用于光储多机并联系统中的目标变流器，所述目标变流器为所述光储多机并联系统中多台变流器中的任意一台，所述功率分配系统包括：
功率获取单元，用于获取所述目标变流器在离网工作状态下的当前输出功率；
基准频率确定单元，用于基于所述当前输出功率确定下垂基准频率；
SOC获取单元，用于获取所述目标变流器的电池状态参数以及电池状态参数均衡目标值；
偏移量确定单元，用于基于所述电池状态参数与所述电池状态参数均衡目标值确定下垂基准频率偏移量；
频率修正单元，用于利用所述下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的目标下垂频率；
分配功率调整单元，用于基于所述目标下垂频率对被分配功率进行调整，使所述光储多机并联系统达到新的稳定工作点。
9.根据权利要求8所述的功率分配系统，其特征在于，所述基准频率确定单元具体用于：
对所述当前输出功率采用低通滤波和下垂曲线控制方法进行处理，得到所述下垂基准频率。
10.根据权利要求8所述的功率分配系统，其特征在于，所述频率修正单元具体包括：
电压获取子单元，用于获取直流母线电压和直流母线电压参考值；
第一修正量确定子单元，用于当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值不相等时，触发直流母线电压控制环路，基于所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值的电压差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第一偏移修正量；
第二修正量确定子单元，用于当所述当前输出功率大于最大输出功率时，触发功率控制环路，基于所述当前输出功率和所述最大输出功率的功率差值，确定所述下垂基准频率偏移量的第二偏移修正量；
偏移量修正子单元，用于利用所述第一偏移修正量和所述第二偏移修正量对所述下垂基准频率偏移量进行修正，得到目标下垂基准频率偏移量；
频率修正子单元，用于利用所述目标下垂基准频率偏移量对所述下垂基准频率进行修正得到稳态下的所述目标下垂频率。
11.根据权利要求10所述的功率分配系统，其特征在于，所述第一修正量确定子单元具体用于：
当所述直流母线电压小于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第一稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
所述第一稳态工作点为：所述当前输出功率不超过光伏板和储能电池最大功率之和的稳态工作点。
12.根据权利要求10所述的功率分配系统，其特征在于，所述第一修正量确定子单元具体用于：
当所述直流母线电压大于所述直流母线电压参考值时，触发所述直流母线电压控制环路，基于所述电压差值动态调整初始偏移修正量，直至达到第二稳态工作点，得到所述第一偏移修正量；
其中，所述第二稳态工作点为：被直流母线钳位住的光伏板直流剩余功率全部释放，或是触发所述目标变流器功率过载的稳态工作点。
13.根据权利要求10所述的功率分配系统，其特征在于，所述频率修正单元具体还包括：
第一控制子单元，拥有当所述直流母线电压与所述直流母线电压参考值相等时，控制所述直流母线电压控制环路不动作。
14.根据权利要求10所述的功率分配系统，其特征在于，所述频率修正单元具体还包括：
第二控制子单元，用于当所述当前输出功率不大于最大输出功率时，控制所述功率控制环路不动作。
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