CN114899913A - 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 - Google Patents
一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114899913A CN114899913A CN202210560323.0A CN202210560323A CN114899913A CN 114899913 A CN114899913 A CN 114899913A CN 202210560323 A CN202210560323 A CN 202210560323A CN 114899913 A CN114899913 A CN 114899913A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- value
- control loop
- photovoltaic
- bus voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00302—Overcharge protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00308—Overvoltage protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
- H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
本发明属于电路控制技术领域,公开了一种基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池没有充满时,光伏能量供给负载,多余能量给电池充电,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;当光伏能量充足且电池已经充满,光伏能量供给负载,禁止光伏多余能量能给电池充电,防止锂电池过充;当光伏能量不足时,光伏能量和电池能量共同供给负载,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;当光伏能量没有时,电池能量供给负载。本发明可以实现电池有充电能力时对光伏组件输出功率的最大功率追踪,电池充满时,防止电池过充问题,避免了电池因过压而损坏,提高了电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电路控制技术领域,尤其涉及一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法。
背景技术
近年来光伏发电受到国家政策的扶持得到很快的发展,光伏装机容量逐年提高,但是光伏发电受环境因素影响较大,并且在晚上不能提供能源,因此为了实现稳定的新能源供给以及减少光伏能源对传统电网系统的冲击,搭配蓄电池或者锂电池的储能系统得到推广,尤其是在市电不稳定的偏远地区,户用储能逆变器可以在市电丢失的情况下为用户提供稳定的交流电源,保证了用户家用电器的不间断供电,越来越多的用户选择安装混合储能逆变器。
当市电稳定时,混合储能逆变器工作在并网模式,当光伏能量充足时,除了供给家用负载,多余的能量会存储在电池,等到光伏能量不足以维持负载供电时,电池放电维持负载供电。
当市电丢失时,混合储能逆变器工作在离网模式,给家庭电器提供稳定交流电源,此时如果光伏能量充足,多余的能量会存储到电池,但是这里存在一个问题,如果此时电池已经充满,如果多余的光伏能量持续往电池存储会造成电池过压甚至损坏,因此如何解决混合储能逆变器离网模式下防止锂电池过充问题成为必须解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法,当电池有足够充电能力时,实现光伏组件的最大功率输出控制,当电池充满时,在满足为负载提供稳定交流电源的同时解决电池过充的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明的一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法的具体技术方案如下:
一种基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,包括如下步骤:
步骤1:设定母线电压参考值;
步骤2: PV侧控制和电池侧控制;
步骤3:设定各状态下具体控制方法;
步骤3.1:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池没有充满时,光伏能量供给负载,多余能量给电池充电,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;
步骤3.2:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池已经充满,光伏能量供给负载,禁止光伏多余能量给电池充电;
步骤3.3:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量不足时,光伏能量和电池能量共同供给负载,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;
步骤3.4:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量没有时,电池能量供给负载。
进一步地,所述步骤1包括如下具体步骤:当混合储能逆变器工作在离网模式下,给负载侧提供有效值为220V交流电源,设定标准直流母线电压参考值为StandardBusRef,PV侧母线电压参考值为PvBusRef,电池侧母线电压参考值为BatBusRef,电池侧母线过压参考值为BatOvBusRef,为了DC/AC逆变电路满足交流电压输出条件,设定标准直流母线电压参考值StandardBusRef= Urms * 1.414 + 35,Urms为电压的有效值;
当MPPT算法输出电压参考值UpvRef小于StandardBusRef时,PV侧DC/DC控制电路工作在升压模式,此时PvBusRef = StandardBusRef;
当MPPT算法输出电压参考值UpvRef大于等于StandardBusRef时,PV侧DC/DC控制电路工作在旁路模式,此时PvBusRef = UpvRef + 5;
BatBusRef = PvBusRef - 5;
BatOvBusRef = PvBusRef + 20。
进一步地,所述步骤2包括如下具体步骤:
步骤2.1:PV侧控制;
PV侧控制包括控制环路①、控制环路②和控制环路③,控制环路①为光伏组件最大功率追踪输出MPPT目标值UpvRef,UpvRef与当前光伏组件的输出电压Upv的差值经过PI控制器输出IpvRef1;控制环路②为PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2;IpvRef1与IpvRef2取小值得到控制环路③的参考值IpvRef,控制环路③为IpvRef与光伏组件输出电流Ipv的差值经过PI控制器输出PV侧DC/DC变换器占空比控制信号duty1,duty1转换为开关信号控制S1的开通与关断;
步骤2.2:电池侧控制;
电池侧控制包括控制环路④、控制环路⑤、控制环路⑥,控制环路④为BatBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器,其输出值和Ichargelimit取小值,再和Idischargelimit取大值,得到电池电流第一参考值IbatRef1;其中Ichargelimit表示电池最大允许充电电流值,Idischargelimit表示电池最大允许放电电流值,定义电池充电电流为正方向,电池放电电流为负方向,因此Ichargelimit为大于等于零的值,Idischargelimit为小于等于零的值;
控制环路⑤为BatOvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器,输出值为电池电流第二参考值IbatRef2,IbatRef1和IbatRef2取大值得到控制环路⑥的电池电流参考值IbatRef;控制环路⑥为IbatRef与电池电流Ibat的差值经过PI控制器输出电池侧DC/DC变换器占空比控制信号duty2,duty2转换为开关信号控制S2和S3的开通与关断。
进一步地,所述步骤3.1包括如下具体步骤:
根据控制环路④,其参考值BatBusRef 为PvBusRef - 5,因此当母线电压Ubus大于PvBusRef - 5,控制环路④的输出大于零,表示给电池充电,如果电池未充满并且控制环路④的输出小于充电流限制IchargeLimit,表示充电电流没有达到限制值,那么母线电压Ubus会维持在PvBusRef - 5;此时根据控制环路②,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,由于Ubus维持在PvBusRef - 5,因此IpvRef2达到饱和值;IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,因为IpvRef2达到饱和值,所以IpvRef等于IpvRef1,所以此时控制环路③的参考值直接从控制环路①得到,而控制环路①的参考值UpvRef为MPPT的目标值,所以此时可以实现光伏组件的最大输出功率追踪控制。
进一步地,所述步骤3.2包括如下具体步骤:
电池充满,电池soc达到100%,IchargeLimit设置为零,表示不允许给电池充电,关闭控制环④,把IbatRef1设置为-0.5A,让电池处在偏放电状态,此时因为光伏能量充足,足以供给负载,电池又处在偏放电状态,母线电压Ubus会升高,当母线电压升高大于PvBusRef时,则根据控制环路②,PvBusRef与Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,IpvRef2减小,又IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,所以IpvRef也会减小,最终降低光伏组件的输出功率,如果此时负载为空载,光伏组件的输出功率降到零时,母线电压仍然在升高,当母线电压升高大于BatOvBusRef 时,则根据控制环路⑤,BatOvBusRef 与Ubus的差值,经过PI控制器输出IbatRef2,IbatRef2增大,又IbatRef1和IbatRef2取大值得到电池电流的参考值IbatRef,所以IbatRef也会增大,减小电池放电电流,维持母线电压Ubus在BatOvBusRef。
进一步地,步骤3.3包括如下具体步骤:光伏能量不足,不足以维持负载,母线电压Ubus减小,当母线电压Ubus小于BatBusRef ,根据控制环路④,BatBusRef 与Ubus的差值经过PI控制器,其输出值减小,直至为小于零的值,表示需要电池放电来维持母线电压,因为BatBusRef 等于PvBusRef - 5,所以此时母线电压维持在PvBusRef – 5;
根据控制环路②,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,由于Ubus维持在PvBusRef - 5,因此IpvRef2达到饱和值;IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,因为IpvRef2达到饱和值,所以IpvRef等于IpvRef1,所以此时控制环路③的参考值直接从控制环路①得到,而控制环路①的参考值UpvRef为MPPT的目标值,所以此时可以实现光伏组件的最大输出功率追踪控制。
进一步地,步骤3.4包括如下具体步骤:光伏组件因为光照太弱,没有输出,此时PV侧DC/DC升压电路为关闭状态,控制环路①②③关闭;
根据控制环路④,BatBusRef 与Ubus的差值经过PI控制器,其输出值为负值,表示需要电池放电来维持母线电压,最终电池放电,母线电压维持在BatBusRef,然后通过DC/AC逆变电路在输出侧产生交流电压,为负载提供能量。
本发明的一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法具有以下优点:本发明可以实现电池有充电能力时对光伏组件输出功率的最大功率追踪,电池充满时,防止电池过充问题,避免了电池因过压而损坏,提高了电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的光伏与锂电池的混合储能逆变器的电路原理图;
图2为本发明的PV侧控制框图;
图3为本发明的电池侧控制框图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能,下面结合附图,对本发明一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法做进一步详细的描述。
如图1所示是光伏与锂电池的混合储能逆变器的电路原理图,本发明是一种基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,包括如下步骤:
步骤1:设定母线电压参考值;
当混合储能逆变器工作在离网模式下,给负载侧提供有效值为220V交流电源,设定标准直流母线电压参考值为StandardBusRef,PV侧母线电压参考值为PvBusRef,电池侧母线电压参考值为BatBusRef, 电池侧母线过压参考值为BatOvBusRef,
为了DC/AC逆变电路满足交流电压输出条件,设定标准直流母线电压参考值StandardBusRef= Urms * 1.414 + 35,Urms为电压的有效值;
当MPPT算法输出电压参考值UpvRef小于StandardBusRef时,PV侧DC/DC控制电路工作在升压模式,此时PvBusRef = StandardBusRef;
当MPPT算法输出电压参考值UpvRef大于等于StandardBusRef时,PV侧DC/DC控制电路工作在旁路模式,此时PvBusRef = UpvRef + 5;
BatBusRef = PvBusRef - 5;
BatOvBusRef = PvBusRef + 20;
步骤2: PV侧控制和电池侧控制;
步骤2.1: PV侧控制;
如图2所示,PV侧控制包括控制环路①、控制环路②和控制环路③,光伏组件最大功率追踪输出MPPT目标值UpvRef,如控制环路①所示,UpvRef与当前光伏组件的输出电压Upv的差值经过PI控制器输出IpvRef1;如控制环路②所示,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2。IpvRef1与IpvRef2取小值得到控制环路③的参考值IpvRef,IpvRef与光伏组件输出电流Ipv的差值经过PI控制器输出PV侧DC/DC变换器占空比控制信号duty1,duty1转换为开关信号控制S1的开通与关断。
步骤2.2:电池侧控制;
如图3所示,电池侧控制包括控制环路④、控制环路⑤、控制环路⑥,如控制环路④所示,BatBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器,其输出值和Ichargelimit取小值,再和Idischargelimit取大值,得到电池电流第一参考值IbatRef1;
其中Ichargelimit表示电池最大允许充电电流值,Idischargelimit表示电池最大允许放电电流值,这里定义电池充电电流为正方向,电池放电电流为负方向,因此Ichargelimit为大于等于零的值,Idischargelimit为小于等于零的值。
如控制环路⑤所示,BatOvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器,输出值为电池电流第二参考值IbatRef2,IbatRef1和IbatRef2取大值得到控制环路⑥的电池电流参考值IbatRef;
控制环路⑥为IbatRef与电池电流Ibat的差值经过PI控制器输出电池侧DC/DC变换器占空比控制信号duty2,duty2转换为开关信号控制S2和S3的开通与关断。
步骤3:设定各状态下具体控制方法;
步骤3.1:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池没有充满时,光伏能量供给负载,多余能量给电池充电,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;
此时根据控制环路④,其参考值BatBusRef 为PvBusRef - 5,因此当母线电压Ubus大于PvBusRef - 5,控制环路④的输出大于零,表示给电池充电,如果电池未充满并且控制环路④的输出小于充电流限制IchargeLimit,表示充电电流没有达到限制值,那么母线电压Ubus会维持在PvBusRef - 5;此时根据控制环路②,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,由于Ubus维持在PvBusRef - 5,因此IpvRef2达到饱和值;IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,因为IpvRef2达到饱和值,所以IpvRef等于IpvRef1,所以此时控制环路③的参考值直接从控制环路①得到,而控制环路①的参考值UpvRef为MPPT的目标值,所以此时可以实现光伏组件的最大输出功率追踪控制。
步骤3.2:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池已经充满,光伏能量供给负载,禁止光伏多余能量能给电池充电,防止锂电池过充;
此时电池充满,电池soc达到100%,IchargeLimit设置为零,表示不允许给电池充电,但是实际中,因为采样误差原因,即使限制电池充电电流为零,实际电流可能是正值或负值,当实际电流为正值时,表示电池在充电,这种情况下会造成电池充过压或者损坏。为了防止电池在偏充电状态,此时关闭控制环④,把IbatRef1设置为-0.5A(此处-0.5A是根据采样电路误差范围设置,目的是保护电池为偏放电状态)。此时因为光伏能量充足,足以供给负载,电池又处在偏放电状态,那么母线电压Ubus会升高,当母线电压升高大于PvBusRef时,则根据控制环路②,PvBusRef与Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,IpvRef2减小,又IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,所以IpvRef也会减小,最终降低光伏组件的输出功率,如果此时负载为空载,光伏组件的输出功率降到零时,母线电压仍然在升高,当母线电压升高大于BatOvBusRef 时,则根据控制环路⑤,BatOvBusRef 与Ubus的差值,经过PI控制器输出IbatRef2,IbatRef2增大,又IbatRef1和IbatRef2取大值得到电池电流的参考值IbatRef,所以IbatRef也会增大,减小电池放电电流,维持母线电压Ubus在BatOvBusRef。所以当混合储能逆变器工作在离网模式下,光伏能量充足且电池已经充满时,在任意负载条件下,可以防止电池持续充电至过压。
步骤3.3:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量不足时,光伏能量和电池能量共同供给负载,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;
此时光伏能量不足,不足以维持负载,母线电压Ubus减小,当母线电压Ubus小于BatBusRef ,根据控制环路④,BatBusRef 与Ubus的差值经过PI控制器,其输出值减小,直至为小于零的值,表示需要电池放电来维持母线电压,因为BatBusRef 等于PvBusRef - 5,所以此时母线电压维持在PvBusRef - 5。
根据控制环路②,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,由于Ubus维持在PvBusRef - 5,因此IpvRef2达到饱和值;IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,因为IpvRef2达到饱和值,所以IpvRef等于IpvRef1,所以此时控制环路③的参考值直接从控制环路①得到,而控制环路①的参考值UpvRef为MPPT的目标值,所以此时可以实现光伏组件的最大输出功率追踪控制。
步骤3.4:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量没有时,电池能量供给负载。
此时光伏组件因为光照太弱,没有输出,此时PV侧DC/DC升压电路为关闭状态,控制环路①②③关闭。
根据控制环路④,BatBusRef 与Ubus的差值经过PI控制器,其输出值为负值,表示需要电池放电来维持母线电压,最终电池放电,母线电压维持在BatBusRef,然后通过DC/AC逆变电路在输出侧产生交流电压,为负载提供能量。
可以理解,本发明是通过一些实施例进行描述的,本领域技术人员知悉的,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外,在本发明的教导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此,本发明不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (7)
1.一种基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:设定母线电压参考值;
步骤2: PV侧控制和电池侧控制;
步骤3:设定各状态下具体控制方法;
步骤3.1:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池没有充满时,光伏能量供给负载,多余能量给电池充电,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;
步骤3.2:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量充足且电池已经充满,光伏能量供给负载,禁止光伏多余能量能给电池充电;
步骤3.3:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量不足时,光伏能量和电池能量共同供给负载,光伏组件输出功率实现最大功率追踪;
步骤3.4:混合储能逆变器工作在离网模式下,当光伏能量没有时,电池能量供给负载。
2.根据权利要求1所述的基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,所述步骤1包括如下具体步骤:当混合储能逆变器工作在离网模式下,给负载侧提供有效值为220V交流电源,设定标准直流母线电压参考值为StandardBusRef,PV侧母线电压参考值为PvBusRef,电池侧母线电压参考值为BatBusRef,电池侧母线过压参考值为BatOvBusRef,为了DC/AC逆变电路满足交流电压输出条件,设定标准直流母线电压参考值StandardBusRef= Urms * 1.414 + 35,Urms为电压的有效值;
当MPPT算法输出电压参考值UpvRef小于StandardBusRef时,PV侧DC/DC控制电路工作在升压模式,此时PvBusRef = StandardBusRef;
当MPPT算法输出电压参考值UpvRef大于等于StandardBusRef时,PV侧DC/DC控制电路工作在旁路模式,此时PvBusRef = UpvRef + 5;
BatBusRef = PvBusRef - 5;
BatOvBusRef = PvBusRef + 20。
3.根据权利要求2所述的基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,所述步骤2包括如下具体步骤:
步骤2.1:PV侧控制;
PV侧控制包括控制环路①、控制环路②和控制环路③,控制环路①为光伏组件最大功率追踪输出MPPT目标值UpvRef,UpvRef与当前光伏组件的输出电压Upv的差值经过PI控制器输出IpvRef1;控制环路②为PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2;IpvRef1与IpvRef2取小值得到控制环路③的参考值IpvRef,控制环路③为IpvRef与光伏组件输出电流Ipv的差值经过PI控制器输出PV侧DC/DC变换器占空比控制信号duty1,duty1转换为开关信号控制S1的开通与关断;
步骤2.2:电池侧控制;
电池侧控制包括控制环路④、控制环路⑤、控制环路⑥,控制环路④为BatBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器,其输出值和Ichargelimit取小值,再和Idischargelimit取大值,得到电池电流第一参考值IbatRef1;其中Ichargelimit表示电池最大允许充电电流值,Idischargelimit表示电池最大允许放电电流值,定义电池充电电流为正方向,电池放电电流为负方向,因此Ichargelimit为大于等于零的值,Idischargelimit为小于等于零的值;
控制环路⑤为BatOvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器,输出值为电池电流第二参考值IbatRef2,IbatRef1和IbatRef2取大值得到控制环路⑥的电池电流参考值IbatRef;控制环路⑥为IbatRef与电池电流Ibat的差值经过PI控制器输出电池侧DC/DC变换器占空比控制信号duty2,duty2转换为开关信号控制S2和S3的开通与关断。
4.根据权利要求3所述的基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,所述步骤3.1包括如下具体步骤:
根据控制环路④,其参考值BatBusRef 为PvBusRef - 5,因此当母线电压Ubus大于PvBusRef - 5,控制环路④的输出大于零,表示给电池充电,如果电池未充满并且控制环路④的输出小于充电流限制IchargeLimit,表示充电电流没有达到限制值,那么母线电压Ubus会维持在PvBusRef - 5;此时根据控制环路②,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,由于Ubus维持在PvBusRef - 5,因此IpvRef2达到饱和值;IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,因为IpvRef2达到饱和值,所以IpvRef等于IpvRef1,所以此时控制环路③的参考值直接从控制环路①得到,而控制环路①的参考值UpvRef为MPPT的目标值,所以此时可以实现光伏组件的最大输出功率追踪控制。
5.根据权利要求3所述的基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,所述步骤3.2包括如下具体步骤:
电池充满,电池soc达到100%,IchargeLimit设置为零,表示不允许给电池充电,关闭控制环④,把IbatRef1设置为-0.5A,让电池处在偏放电状态,此时因为光伏能量充足,足以供给负载,电池又处在偏放电状态,母线电压Ubus会升高,当母线电压升高大于PvBusRef时,则根据控制环路②,PvBusRef与Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,IpvRef2减小,又IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,所以IpvRef也会减小,最终降低光伏组件的输出功率,如果此时负载为空载,光伏组件的输出功率降到零时,母线电压仍然在升高,当母线电压升高大于BatOvBusRef 时,则根据控制环路⑤,BatOvBusRef 与Ubus的差值,经过PI控制器输出IbatRef2,IbatRef2增大,又IbatRef1和IbatRef2取大值得到电池电流的参考值IbatRef,所以IbatRef也会增大,减小电池放电电流,维持母线电压Ubus在BatOvBusRef。
6.根据权利要求3所述的基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,步骤3.3包括如下具体步骤:光伏能量不足,不足以维持负载,母线电压Ubus减小,当母线电压Ubus小于BatBusRef ,根据控制环路④,BatBusRef 与Ubus的差值经过PI控制器,其输出值减小,直至为小于零的值,表示需要电池放电来维持母线电压,因为BatBusRef 等于PvBusRef - 5,所以此时母线电压维持在PvBusRef – 5;
根据控制环路②,PvBusRef与母线电压Ubus的差值经过PI控制器输出IpvRef2,由于Ubus维持在PvBusRef - 5,因此IpvRef2达到饱和值;IpvRef1和IpvRef2取小值得到PV电流的参考值IpvRef,因为IpvRef2达到饱和值,所以IpvRef等于IpvRef1,所以此时控制环路③的参考值直接从控制环路①得到,而控制环路①的参考值UpvRef为MPPT的目标值,所以此时可以实现光伏组件的最大输出功率追踪控制。
7.根据权利要求3所述的基于光伏与锂电池的混合储能逆变器离网模式下的电池充放电电流控制方法,其特征在于,步骤3.4包括如下具体步骤:光伏组件因为光照太弱,没有输出,此时PV侧DC/DC升压电路为关闭状态,控制环路①②③关闭;
根据控制环路④,BatBusRef 与Ubus的差值经过PI控制器,其输出值为负值,表示需要电池放电来维持母线电压,最终电池放电,母线电压维持在BatBusRef,然后通过DC/AC逆变电路在输出侧产生交流电压,为负载提供能量。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210560323.0A CN114899913B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 |
PCT/CN2022/098122 WO2023226095A1 (zh) | 2022-05-23 | 2022-06-10 | 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210560323.0A CN114899913B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114899913A true CN114899913A (zh) | 2022-08-12 |
CN114899913B CN114899913B (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=82723031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210560323.0A Active CN114899913B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114899913B (zh) |
WO (1) | WO2023226095A1 (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116054237A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-05-02 | 江苏为恒智能科技有限公司 | 一种基于光储共直流母线系统的功率限制方法 |
CN116418024A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-07-11 | 江苏阿诗特能源科技股份有限公司 | 一种用于光伏逆变储能系统的离网能量管理方法 |
CN116960526A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-27 | 浙江艾罗网络能源技术股份有限公司 | 电池加热方法、装置及系统、电池包 |
CN117155103A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-12-01 | 浙江艾罗网络能源技术股份有限公司 | 逆变器功率控制方法及其相关设备 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9065277B1 (en) * | 2012-02-29 | 2015-06-23 | Google Inc. | Battery backup system for uninterrupted power supply |
CN105871324A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-17 | 厦门科华恒盛股份有限公司 | 一种多路输入光伏逆变系统的独立mppt跟踪方法 |
CN205724930U (zh) * | 2016-04-22 | 2016-11-23 | 深圳中电长城能源有限公司 | 一种混合逆变器系统 |
CN207234421U (zh) * | 2017-08-24 | 2018-04-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 分布式光伏离网供电系统 |
CN108521140A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-11 | 深圳电丰电子有限公司 | 一种分布式光伏并离储能逆变系统 |
CN111293717A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-06-16 | 阳光电源股份有限公司 | 一种光储直流耦合系统的控制方法及系统 |
CN111725865A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-29 | 深圳硕日新能源科技有限公司 | 一种宽电压逆控一体机及其控制方法 |
CN112531771A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-19 | 江苏为恒智能科技有限公司 | 混合储能逆变器离网mppt控制装置及方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11214735A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-08-06 | Fuji Electric Co Ltd | 太陽光発電システムにおける蓄電池保護方式 |
CN111130430B (zh) * | 2020-01-15 | 2021-05-04 | 北京林业大学 | 一种光储发电单元协调控制的方法 |
CN111756046B (zh) * | 2020-07-29 | 2022-02-18 | 阳光电源股份有限公司 | 一种母线电压控制方法、控制器及光伏储能变换系统 |
CN113162112A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-23 | 科华数据股份有限公司 | 光伏并离网系统的母线电压控制方法及光伏并离网系统 |
CN112952909B (zh) * | 2021-04-07 | 2023-12-19 | 爱士惟科技股份有限公司 | 一种光伏储能系统的能量调度系统及方法 |
CN113964868A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-21 | 中国科学院电工研究所 | 一种适用于多模式宽范围的光伏多端口功率协调控制方法 |
CN114123449A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 华能清能通榆电力有限公司 | 一种独立光伏发电储能系统及能量管理方法 |
-
2022
- 2022-05-23 CN CN202210560323.0A patent/CN114899913B/zh active Active
- 2022-06-10 WO PCT/CN2022/098122 patent/WO2023226095A1/zh unknown
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9065277B1 (en) * | 2012-02-29 | 2015-06-23 | Google Inc. | Battery backup system for uninterrupted power supply |
CN105871324A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-17 | 厦门科华恒盛股份有限公司 | 一种多路输入光伏逆变系统的独立mppt跟踪方法 |
CN205724930U (zh) * | 2016-04-22 | 2016-11-23 | 深圳中电长城能源有限公司 | 一种混合逆变器系统 |
CN207234421U (zh) * | 2017-08-24 | 2018-04-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 分布式光伏离网供电系统 |
CN108521140A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-11 | 深圳电丰电子有限公司 | 一种分布式光伏并离储能逆变系统 |
CN111293717A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-06-16 | 阳光电源股份有限公司 | 一种光储直流耦合系统的控制方法及系统 |
CN111725865A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-29 | 深圳硕日新能源科技有限公司 | 一种宽电压逆控一体机及其控制方法 |
CN112531771A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-19 | 江苏为恒智能科技有限公司 | 混合储能逆变器离网mppt控制装置及方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
LEJLA BANDIC: "Voltage Regulation of PV System with MPPT and Battery Storage in Microgrid", 《2020 INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS AND TECHNOLOGIES (SST)》 * |
RAJARSHI SAHA: "MPPT Based Hybrid Energy Storage System", 《2019 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER ENERGY, ENVIRONMENT AND INTELLIGENT CONTROL (PEEIC)》 * |
吴春华;杨宇;黄建明;徐坤;: "光伏逆变器Burst模式最大功率点跟踪方法", 电力电子技术, no. 09 * |
李圣清;徐天俊;张彬;杨峻;: "光伏直流微网母线电压稳定控制", 电气传动, no. 03 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116054237A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-05-02 | 江苏为恒智能科技有限公司 | 一种基于光储共直流母线系统的功率限制方法 |
CN116418024A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-07-11 | 江苏阿诗特能源科技股份有限公司 | 一种用于光伏逆变储能系统的离网能量管理方法 |
CN117155103A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-12-01 | 浙江艾罗网络能源技术股份有限公司 | 逆变器功率控制方法及其相关设备 |
CN116960526A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-27 | 浙江艾罗网络能源技术股份有限公司 | 电池加热方法、装置及系统、电池包 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023226095A1 (zh) | 2023-11-30 |
CN114899913B (zh) | 2023-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101174891B1 (ko) | 전력 저장 시스템 및 그 제어방법 | |
CN114899913B (zh) | 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法 | |
KR101084215B1 (ko) | 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법 | |
KR101156533B1 (ko) | 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법 | |
KR20110068640A (ko) | 에너지 관리 시스템 및 이의 제어 방법 | |
CN111953016B (zh) | 一种移动式多能源微电网控制方法及系统 | |
EP2566004B1 (en) | Photovoltaic powered system with adaptive power control and method of operating the same | |
JP2015195674A (ja) | 蓄電池集合体制御システム | |
JP2000250646A (ja) | 独立型太陽光発電システム及び発電方法 | |
CN114665587B (zh) | 一种太阳能与市电切换的低压直供系统 | |
CN103441555B (zh) | 一种基于mppt控制的蓄电池充电控制方法 | |
KR20150106694A (ko) | 에너지 저장 시스템과 그의 구동방법 | |
CN114123449A (zh) | 一种独立光伏发电储能系统及能量管理方法 | |
JP2710736B2 (ja) | 発電装置 | |
CN110829464A (zh) | 一种基于直流侧的光伏储能电池调频系统和方法 | |
CN110571906A (zh) | 具有多种工作模式的电站的工作状态自适应控制方法 | |
CN106160162A (zh) | 供电系统 | |
CN113644675A (zh) | 一种5g基站光储电源的削峰填谷控制方法 | |
CN109193885B (zh) | 光伏储能逆变器的控制系统 | |
CN114928102B (zh) | 一种分布式储能光伏智能发电系统 | |
TWI686564B (zh) | 複合型綠能路燈裝置 | |
JP2006060984A (ja) | 電源装置 | |
KR101539728B1 (ko) | 태양광 에너지 관리시스템 | |
CN114977304A (zh) | 一种风光柴储一体式供电系统及方法 | |
JP6795082B2 (ja) | 直流給電システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |