一种共直流母线混合储能系统的协调控制方法

摘要

本发明提供一种共直流母线混合储能系统的协调控制方法，包括以下步骤：建立所述混合储能系统的拓扑结构；通过DC/DC变换器控制模式归一化模型协调控制不同类型储能系统；同种类型、不同容量储能系统的协调控制。本发明提供一种共直流母线混合储能系统的协调控制方法，通过对锂电池储能系统和超级电容储能系统的协调控制，实现不同类型储能系统的合理利用，从而提高系统的响应速度，延长能量型储能的使用寿命，提高整个系统的技术和经济性能。

主权项

一种共直流母线混合储能系统的协调控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：建立所述混合储能系统的拓扑结构；所述步骤1中，锂电池储能系统和超级电容储能系统分别通过DC/DC变换器A和DC/DC变换器B与直流母线并联，构成混合储能系统的拓扑结构；步骤2：通过DC/DC变换器控制模式归一化模型协调控制不同类型储能系统；所述DC/DC变换器控制模式归一化模型中，母线电压的参考值和其测量值之差经过下垂控制，再经过电流限幅环节，得到储能系统输出电流的参考值，储能系统输出电流参考值和其输出电流测量值之差经过PI调节，进而通过功率限幅环节，得到储能系统输出功率的参考值，作为DC/DC变换器的开关触发信号；所述储能系统包括锂电池储能系统和超级电容储能系统；所述步骤2包括以下步骤：步骤2‐1：协调控制器实时监测直流母线电压，超级电容的端电压，根据所测数据确定DC/DC变换器A和DC/DC变换器B的控制模式；步骤2‐2：计算所述储能系统的功率缺额P_s，P_s＝P_l‑P_r，并提取P_s中的低频分量P_{b_ref}，所述P_{b_ref}为恒功率控制模式锂电池储能系统的功率参考值，P_l为分布式电源的负荷功率，P_r为间歇性可再生能源发电系统的输出功率；步骤2‐3：超级电容储能系统的端电压U_uc满足U_min<U_uc<U_max时，DC/DC变换器A工作于恒功率控制模式，DC/DC变换器B工作于电压控制模式；步骤2‐4：超级电容储能系统的端电压U_uc满足U_uc<U_min时，DC/DC变换器A工作于电压控制模式，DC/DC变换器B工作于恒电流充电控制模式；步骤2‐5：超级电容储能系统的端电压U_uc满足U_uc>U_max时，控制锂电池系统的DC/DC变换器A工作于电压控制模式，DC/DC变换器B工作于恒电流放电控制模式；其中，U_min和U_max分别为超级电容允许的最小端电压和超级电容允许的最大端电压；步骤3：同种类型、不同容量储能系统的协调控制；所述步骤3包括以下步骤：步骤3‐1：电压控制模式的DC/DC变换器之间的协调控制；DC/DC变换器均工作于电压控制模式时，DC/DC变换器都采用电压下垂控制方式，根据直流母线功率差额波动，自动调节自身充放电功率，实现直流母线电压稳定运行；此时每台DC/DC变换器的下垂系数根据其自身容量而定：由于$k=\frac{\Delta V_{\mathrm{DC}\_\max }}{I_{\mathrm{dcN}}},$则有$\frac{k_n}{k_m}=\frac{S_m}{S_n}---\left(4\right)$其中，k_n和k_m分别为第n台和第m台DC/DC变换器的下垂系数，S_m和S_n分别为第n个和第m个储能系统的容量；ΔV_{DC_max}—直流母线电压允许的最大偏差值；I_dcN—储能系统的电流额定值；步骤3‐2：恒功率控制模式的DC/DC变换器之间的协调控制；多个恒功率控制模式的DC/DC变换器同时运行时，协调控制器下达的功率指令为P_{b_ref}/N，从而实现多个恒功率控制模式的DC/DC变换器之间的功率均分控制，其中，N为工作于恒功率控制模式的DC/DC变换器的台数。