[发明专利]应用于直流微电网分布式超级电容储能的协调控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于直流微电网分布式超级电容储能的协调控制方法，通过搭建直流微电网分布式超级电容储能系统模型，计算超级电容的荷电状态，得到各自功率分配系数；当有负载从微电网接入或切除时，采集电压、电流信息；采用虚拟电阻下垂控制微源，采用虚拟电容下垂控制超级电容，控制中引入计算得到的功率分配系数，以确定参考比例电流，使内部电流环输入电流跟随当前参考，实现功率按比例分配；根据得到的功率比例分配，利用超级电容补偿瞬时功率，直到输出为零，达到稳态。本发明可以实现超级电容器功率按照SOC比例分配，并且维持母线电压恒定。

技术领域

本发明涉及一种微电网协调控制方法，具体的说，是一种应用于直流微电网分布式超级电容储能的基于虚拟阻抗的协调控制方法。

背景技术

微电网是含有分布式发电单元、储能单元和负荷，并具备一定自我调节和控制能力的自制系统，既可以并网运行，也可以在大电网故障时孤岛运行。与交流微电网相比，将微源、储能单元和负荷通过直流传输线路连接起来的直流微电网，无须考虑相位和无功功率损耗等问题，减少了多级变换带来的能量损耗，提高了变流器利用率，备受国内外研究学者重视。如图1为直流微电网典型结构图。储能系统作为直流微电网的重要组成部分，是其稳定运行的关键，特别是在孤岛运行时，储能系统在稳定直流母线电压和补偿功率供需不平衡方面发挥着重要作用。

储能系统可以平衡系统功率，当加载时，储能系统可以提供不足的功率；当减载时，储能系统可以吸收多余的功率。对于一个只含有蓄电池的储能系统，其局限性在于：电池难以在短时间内快速充放电，它的动态响应不能跟上快速的瞬变过程，这将降低系统的效率；而且充放电的次数也很有限，反复快速充放电会缩短电池的使用寿命。与电池相比，超级电容功率密度大、动态响应快，并且具有较长的使用寿命，它可以不断快速的提供瞬时功率补偿。因此，在储能系统中，超级电容有较广泛的应用前景。

目前对于储能系统的研究多为蓄电池和超级电容构成的混合储能系统，一般采用集中式主从控制能量管理策略，超级电容作为辅助电流源为系统供电。但是，大多数方法需要准确的电流参考信号，对传感器和通信链路的要求比较高，测量难度也比较大；还有一些能量管理策略分别控制各储能单元变换器充放电，通过状态切换实现能量控制，但是该方法需要保证稳定的状态过渡，一般控制过程较复杂。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种应用于直流微电网分布式超级电容储能的协调控制方法，本发明应用于直流微电网分布式超级电容储能系统，在不影响储能系统外部特性的前提下，对储能单元进行合理控制，为分布式超级电容器动态分配功率，实现多个超级电容器之间的功率按SOC比例分配，进行能量管理，达到增强系统可靠性的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明应用的直流微电网分布式超级电容储能系统，具体结构包括微源、储能单元和直流负荷，其中微源通过双向DC/DC变换器连接到直流母线；储能单元采用多台超级电容并联，分别通过双向DC/DC变换器连接到直流母线；负荷直接连接在直流母线上。

微源采用蓄电池。

一种应用于直流微电网分布式超级电容储能的协调控制方法，包括以下步骤：

(1)搭建直流微电网分布式超级电容储能系统模型，计算超级电容的荷电状态，得到各自功率分配系数；

(2)当有负载从微电网接入或切除时，采集电压、电流信息；

(3)采用虚拟电阻下垂控制微源，采用虚拟电容下垂控制超级电容，控制中引入计算得到的功率分配系数，以确定参考比例电流，使内部电流环输入电流跟随当前参考，实现功率按比例分配；

(4)根据得到的功率比例分配，利用超级电容补偿瞬时功率，直到输出为零，达到稳态。