[发明专利]一种双极性直流微电网混合储能系统协调控制方法

摘要

一种双极性直流微电网混合储能系统协调控制方法，属于双极性直流微电网的稳定运行领域，双极性直流微电网混合储能系统，包括锂电池、第一超级电容和第二超级电容；锂电池通过第一双向DC/DC变换器连接于双极性直流母线的正线与负线PN上；第一超级电容通过第二双向DC/DC变换器连接于双极性直流母线的正线与零线PO上；第二超级电容N通过第三双向DC/DC变换器连接于双极性直流母线的零线与负线ON上；双极性直流母线的三条母线通过电压平衡器连接。本发明提高了双极性直流微电网的电能质量；避免了电压平衡器的频繁动作。

主权项

1.一种双极性直流微电网混合储能系统协调控制方法，所述双极性直流微电网混合储能系统，包括锂电池、第一超级电容和第二超级电容；锂电池通过第一双向DC/DC变换器I连接于双极性直流母线的正线与负线PN上；第一超级电容P通过第二双向DC/DC变换器II连接于双极性直流母线的正线与零线PO上；第二超级电容N通过第三双向DC/DC变换器III连接于双极性直流母线的零线与负线ON上；双极性直流母线的三条母线通过电压平衡器连接；其特征是包括下述内容：(1)协调双极性直流母线功率平衡，即两低压直流母线PO与ON上分别采用第一超级电容与第二超级电容单独平滑相应的母线电压；两个双向DC/DC变换器均采用双闭环恒压控制方式，控制两个超级电容充放电；其中一个双向DC/DC变换器II以母线PO上的电压作为其控制参量；另一个双向DC/DC变换器III以母线ON上的电压作为其控制参量；当双极性直流母线电压发生波动，在相应低压侧的双向DC/DC变换器优先动作，通过双闭环控制使超级电容快速充放电；(2)设定Uscp为第一超级电容的电压；设定Uscn为第二超级电容的电压；计算第一超级电容和第二超级电容的电压均值为：设定为第一双向DC/DC变换器I工作的参量阈值，并使得设置第一超级电容和第二超级电容的最佳运行区间为且在此区间内，第一超级电容和第二超级电容能量不需要补偿，锂电池无需工作；当双极性直流微电网中有功率盈余时，此时母线上升电压波动的低频分量较大，两侧超级电容电压均值持续上升直至超出最佳运行区间；当时，第一双向DC/DC变换器I开始工作，并根据下垂曲线控制锂电池平滑充电；当双极性直流微电网的功率出现缺额时，此时母线跌落电压波动的低频分量较大，两侧超级电容电压均值持续下降直至超出最佳运行区间；当有：时，第一双向DC/DC变换器I根据下垂曲线控制锂电池平滑放电；(3)计算两组超级电容电压差值为：ΔUSC＝Uscp‑Uscn；设定‑ΔUH，‑ΔUL，ΔUL，ΔUH为电压平衡器工作的参量阈值，并使得‑ΔUH＜‑ΔUL＜ΔUL＜ΔUH；设置[‑ΔUL，ΔUL]区间为双极性直流微电网不均衡带，电压平衡器不需要动作，超级电容单独平滑双侧直流母线高频波动的不均衡电压；当PO母线上的功率严重高于ON母线上的功率时，则两个超级电容电压偏差将超出不均衡带；当ΔUH≥ΔUSC≥ΔUL时，电压平衡器开始运行，根据下垂曲线使两侧能量进行交换，将功率从PO侧转换至ON侧；当ON母线上的功率严重高于PO母线上的功率时，则两个超级电容电压偏差将超出不均衡带；当‑ΔUH≤ΔUSC≤‑ΔUL时，电压平衡器开始运行，根据下垂曲线使两侧能量进行交换，将功率从ON侧转换至PO侧。