基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法，具体为：储能单元的变换器采用下垂控制策略，通过获取各储能单元的SOC值计算下垂系数，根据下垂系数动态调整其输出电流，从而实现了储能系统的SOC均衡。本发明专利技术可以有效的提高储能单元SOC平衡的速度。

【技术实现步骤摘要】
基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法
本专利技术属于直流微电网储能系统控制
，尤其涉及一种基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法。
技术介绍
在直流微电网中，由于分布式电源具有随机性和间歇性等特点，为了保障直流微电网的稳定性，需要在微电网中增加储能系统。储能系统也是微电网中重要的设备之一，为了延长其使用寿命，保证系统的性能，因此实现其荷电状态(StateofCharge，SOC)平衡是很有必要的。下垂控制作为对直流微电网的基本控制方法之一，其优点在于结构简单、易于实现且不依赖于模块间的相互通信等，因此得到了广泛的使用。但在储能系统中，应用传统的下垂控制方法不能很好的调节每个储能单元输出的电流，无法实现SOC的平衡，从而在一定程度上影响系统的稳定性和使用寿命。
技术实现思路
为克服上述问题，本专利技术提供了一种基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法。本专利技术的基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法，步骤如下：步骤1：储能单元SOC的计算：两个储能单元的SOC计算公式如下：其中，i1、i2分别为两组储能单元的实际输出电流，SOC1_0、SOC2_0为两组储能单元SOC的初始值，SOC1、SOC2为两组储能单元当前的SOC，Ce是蓄电池的容量。步骤2：应用下垂控制原理：根据步骤1可知，储能单元的剩余SOC与初始SOC和放电电流有关，在直流微电网中，两台储能单元通过各自的变换器并联在直流母线上，其输出电流的关系表示为：i1R1＝i2R2(2)其中，R1、R2分为两台变换器的下垂系数；变换器输出的电流与下垂系数成反比。步骤3：计算和设置下垂系数：根据步骤2，通过调节下垂系数可改变变换器输出的电流，因此将下垂系数设置为：其中，Rd1、Rd2分别表示两台变换器放电时的下垂系数，Rd表示储能单元在SOC＝100％时的下垂系数，k1、k2为提高SOC均衡速度的系数，n为SOC的指数。根据式(2)和式(3)得，两台变换器输出电流的比值为：上式说明变换器输出的电流与储能单元的SOC以及系数k和SOC指数n有关，即SOC越大的储能单元，其输出的电流越大，放电速度越快。根据储能单元的SOC值实时的计算下垂系数，进而改变储能单元输出电流值的大小，实现SOC不同的储能单元达到平衡。上述步骤3中，通过改变系数k1、k2的大小也可改变储能单元的下垂系数，从而控制储能单元输出的电流，在保证系统稳定的同时，加速SOC的平衡速度。本专利技术与现有技术相比的有益技术效果为：本专利技术利用储能单元的SOC计算下垂系数从而动态的调节其输出电流，实现了储能单元SOC的平衡。与传统下垂控制策略相比，其优势在于1)可以根据储能单元的SOC动态改变下垂系数的大小；2)储能单元初始SOC不同，实现SOC平衡3)改变加速系数k，加快SOC均衡速度。附图说明图1为本专利技术流程示意图。图2为仿真使用的系统模型图。图3为两组储能单元初始SOC不同时，仿真效果示意图。图4为两组储能单元初始SOC不同且负载发生变化时，仿真效果示意图。图5为系数k对SOC平衡速度的影响示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法，其流程图如图1所示，步骤如下：步骤1：储能单元SOC的计算：两个储能单元的SOC计算公式如下：其中，i1、i2分别为两组储能单元的实际输出电流，SOC1_0、SOC2_0为两组储能单元SOC的初始值，SOC1、SOC2为两组储能单元当前的SOC，Ce是蓄电池的容量。步骤2：应用下垂控制原理：根据步骤1可知，储能单元的剩余SOC与初始SOC和放电电流有关，在直流微电网中，两台储能单元通过各自的变换器并联在直流母线上，其输出电流的关系表示为：i1R1＝i2R2(6)其中，R1、R2分为两台变换器的下垂系数；变换器输出的电流与下垂系数成反比。步骤3：计算和设置下垂系数：根据步骤2，通过调节下垂系数可改变变换器输出的电流，因此将下垂系数设置为：其中，Rd1、Rd2分别表示两台变换器放电时的下垂系数，Rd表示储能单元在SOC＝100％时的下垂系数，k1、k2为提高SOC均衡速度的系数，n为SOC的指数。根据式(2)和式(3)得，两台变换器输出电流的比值为：上式说明变换器输出的电流与储能单元的SOC以及系数k和SOC指数n有关，即SOC越大的储能单元，其输出的电流越大，放电速度越快。仿真实验：为验证本专利技术基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法的可行性，基于MATLAB/SIMULINK，搭建了如图2所示的系统模型。变换器采用基于SOC的下垂控制。图3为两组储能单元初始SOC不同时，采用该控制方法的SOC变化趋势，不难看出，采用该控制方法可以使两组初始SOC不同的储能单元，最终达到平衡状态。图4给出两组储能单元初始SOC不同，且负载发生变化时采用该控制方法的SOC变化趋势，在t＝40s时，负载功率增大，t＝60s时负载功率减小。同样也可以实现SOC的均衡控制。图5给出了系数k对SOC平衡速度的影响，可以看出，当增大k值时，平衡速度加快，平衡时间缩短，反之则会延长。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤1：储能单元SOC的计算：/n两个储能单元的SOC计算公式如下：/n

【技术特征摘要】
1.基于下垂控制的直流微电网储能系统SOC均衡控制方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：储能单元SOC的计算：
两个储能单元的SOC计算公式如下：



其中，i1、i2分别为两组储能单元的实际输出电流，SOC1_0、SOC2_0为两组储能单元SOC的初始值，SOC1、SOC2为两组储能单元当前的SOC，Ce是蓄电池的容量；
步骤2：应用下垂控制原理：
根据步骤1可知，储能单元的剩余SOC与初始SOC和放电电流有关，在直流微电网中，两台储能单元通过各自的变换器并联在直流母线上，其输出电流的关系表示为：
i1R1＝i2R2(2)
其中，R1、R2分为两台变换器的下垂系数；变换器输出的电流与下垂系数成反比；
步骤3：计算和设置下垂系数：
根据步骤2，通过调节下垂系数可改变变换器输出的电流，因此将下垂系数设置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓瑜佳，隋春杰，周士贵，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37