[发明专利]一种电池储能系统串并联结构的分散控制方法

说明书

本发明公开一种电池储能系统串并联结构的分散控制方法，包括以下步骤：(1)收集每个电池储能系统(BESS)的电池荷电状态SoC，通过低带宽通信上传至中央控制单元，经中央控制单元处理求解得到每个BESS的下垂系数与反下垂系数后，通过低带宽通信将各自的下垂系数与反下垂系数传到相应的电池储能单元的本地控制器；(2)在本地控制器中，电压传感器与电流传感器实时测量电池储能单元的输出电压u_Mn,Gm与输出电流i_Gm，经反下垂控制环与下垂控制环得到DC/DC变换器的电压控制变化量；(3)结合反下垂控制环、下垂控制环以及直流母线电压控制环得到DC/DC变换器控制参考电压，对于BESS的DC/DC变换器采用移相控制跟随参考电压，通过PWM调制方式来控制DC/DC中开关管的导通状态。

技术领域

本发明涉及直流微电网功率分配领域，具体涉及适用于直流微电网的串并联BESS分散控制的方法。

背景技术

目前直流微电网由于自身多种优势，引起了国内外学者的广泛关注。储能系统的接入可以解决分布式发电系统接入直流微电网而引起的功率波动。目前主要是针对并联储能系统的研究，并联储能系统的控制模式主要有集中式和分散自治式两种，集中控制存在对通信依赖性强的缺点；分散自治式可以实现本地自我管理和控制，增强了系统的可靠性和模块性。为了实现小容量低电压等级储能系统接入直流微电网的应用，达到提高端电压且实现储能系统扩容的目的，可以采用BESS串并联的结构形式。而对于该结构的控制方法还没有具体应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，了实现BESS串并联结构的功率控制，达到BESS的SoC均衡及提高BESS利用率的效果，提供一种电池储能系统串并联结构的分散控制方法；本发明将所有SoC信息通过低带宽通信上传至中央控制单元，得到下垂系数与反下垂系数，具有下垂功率分配与反下垂电压分配互不影响的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种电池储能系统串并联结构的分散控制方法，包括以下步骤：

(1)收集每个电池储能系统(BESS)的电池荷电状态SoC，通过低带宽通信上传至中央控制单元，经中央控制单元处理求解得到每个BESS的下垂系数与反下垂系数后，通过低带宽通信将各自的下垂系数与反下垂系数传到相应的电池储能单元的本地控制器；

(2)在本地控制器中，电压传感器与电流传感器实时测量电池储能单元的输出电压u_Mn,Gm与输出电流i_Gm，经反下垂控制环与下垂控制环得到DC/DC变换器的电压控制变化量；

(3)结合反下垂控制环、下垂控制环以及直流母线电压控制环得到DC/DC变换器控制参考电压，对于BESS的DC/DC变换器采用移相控制跟随参考电压，通过PWM调制方式控制DC/DC中开关管的导通状态；反下垂控制环分配串联单元电压，下垂控制环分配并联功率，并且反下垂环不会影响并联组的外部下垂特性。

进一步的，步骤(1)中具体包括以下步骤：

a)反下垂系数k_{inv_dn,Gm}的求解公式如下：

其中，k表示组中串联BESS的数量，SoC_Mn,Gm表示第m组中第n个BESS的电池SoC，W_SoC，Gm表示第m组的平均SoC值；对于比例系数的确定，考虑双向DC/DC变换器允许输出电压范围ΔV_max与最大输出电流I_{max_Gm}；

b)下垂系数k_d,Gm的求解公式如下：