CN110336268A - 用于储能双向变换器的充放电控制方法 - Google Patents

用于储能双向变换器的充放电控制方法 Download PDF

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李湘旗
孟庆强
程津
王逸超
陈仲伟
邓凯
李达伟
肖振锋
李沛哲
刘顺成
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State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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Abstract

本发明公开了一种用于储能双向变换器的充放电控制方法，包括获取***的直流母线电压、储能装置的充放电电流和储能装置的荷电状态参数；确定***的充放电状态和储能装置的荷电状态；确定储能装置的控制电流，从而实现对储能双向变换器的充放电控制。本发明通过检测储能电池不同荷电状态和此时的直流母线电压，综合考虑了直流母线电压的波动情况和储能电池的SOC情况，实现了储能***在充电、放电及空闲模式间自由选择，并且控制不同荷电状态下的储能充电速度，从而避免了不合理的充电电流指令对储能电池造成伤害，提高储能电池的稳定性和工作寿命，有利于直流微网***和能量路由器***的稳定运行也避免了开关管频繁开关造成的损耗。

Description

用于储能双向变换器的充放电控制方法
技术领域
本发明具体涉及一种用于储能双向变换器的充放电控制方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。同时，为了应对资源短缺和环境污染对电力***发展提出的严峻挑战，分布式发电技术得到了各国电力行业的广泛关注。但大量分布式电源如太阳能电池、燃料电池、风力机和小型燃气轮机等直接并网将会对公共电网调峰和***安全运行造成显著影响。为充分发挥分布式电源的价值和效益，分布式电源采用微网形式并入主网。传统的电力***属于交流***，因此对于微电网的研究大多集中在交流微电网方面。而许多新能源单元具有直流输出形式，且直流***不存在相位同步、谐波和无功功率损耗等方面的问题，因此近年来直流微电网和适应新能源接入的能量路由器装置等一系列技术逐渐得到人们的重视。
直流微电网和能量路由器装置的研究重点和难点在于如何在直流微电网***运行中维持***母线电压稳定，保证***功率平衡。而多数可再生能源由于其能量本身具有不均匀性和不可控性，输出的电能可能随时发生变化。当外界的光照、温度、风力等发生变化时，微源相应的输出能量就会发生变化，这将导致***内功率不平衡，进而造成直流母线电压大范围波动。为平抑母线电压波动，解决能量供给波动性，提升***可靠性，直流微电网***和能量路由器中通常需要增加储能装置。因此，直流微网和能量路由器***中储能***充放电的控制方法成为研究热点之一。
但现有针对储能***充放电的控制技术存在一些问题，如在实际***中，即使***的功率已经平衡，直流母线电压一般仍会存在波动，并不会稳定于某一个额定值。由于蓄电池充放电模式的选择取决于直流母线电压，通过直流母线电压瞬时电压与额定值的偏差来选择蓄电池buck/boost变换器的工作模式。由于直流母线电压的小范围波动，蓄电池双向变换器会在boost与buck模式间来回切换。可能会减少开关器件的寿命并且造成一些不必要的开关损耗。不利于***的稳定运行。同时***在给储能电池发出充放电指令时，并不会考虑储能***的荷电状态参数检测值SOC。在储能电池工作时经常造成储能电池的过负荷工作或过度充电。这对于储能电池的稳定运行十分不利，甚至发生电池烧毁情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高且安全、稳定的用于储能双向变换器的充放电控制方法。
本发明提供的这种用于储能双向变换器的充放电控制方法，包括如下步骤：
S1.获取***的直流母线电压、储能装置的充放电电流和储能装置的荷电状态参数；
S2.根据获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值，确定***的充放电状态；
S3.根据获取的储能装置的荷电状态参数和事先设定的阈值，确定储能装置的荷电状态；
S4.根据步骤S2确定的***的充放电状态和步骤S3确定的储能装置的荷电状态，确定储能装置的控制电流，从而实现对储能双向变换器的充放电控制。
步骤S2所述的根据获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值，确定***的充放电状态，具体为采用如下步骤确认***的充放电状态：
A.计算获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值的差值ΔU：
ΔU＝|Ubus-Un|
式中Ubus为获取的直流母线电压，Un为***的直流母线电压参考值；
B.采用如下规则确认***的充放电状态：
若ΔU＜-Uh，则***为放电模式；
若-Uh≤ΔU≤Uh，则***为空闲模式；
若ΔU＞Uh，则***为充电模式；
式中，Uh为储能***的空闲电压滞环环宽。
步骤S3所述的根据获取的储能装置的荷电状态参数和事先设定的阈值，确定储能装置的荷电状态，具体为采用如下规则确定储能装置的荷电状态：
若SOC＜SOCd，则确定储能装置为欠荷状态；
若SOCd≤SOC≤SOCu，则确定储能装置为正常状态；
若SOC＞SOCu，则确定储能装置为过荷状态；
式中SOCd为设定的第一荷电状态参考值，SOCu为设定的第二荷电状态参考值。
步骤S4所述的根据步骤S2确定的***的充放电状态和步骤S3确定的储能装置的荷电状态，确定储能装置的控制电流，具体为采用如下规则确定储能装置的控制电流：
R1.若储能装置为欠荷状态：
储能装置不以放电模式的方式参与***功率平衡的调节；
若储能装置工作为充电模式，则储能装置的控制电流为储能装置的充电上限电流；
R2.若储能装置为过荷状态：
储能装置不以充电模式的方式参与***功率平衡的调节；
若储能装置工作为放电模式，则储能装置的控制电流为储能装置的放电上限电流；
R3.若储能装置为正常状态：
若***需要储能装置工作为放电状态，则储能装置的控制电流Id-ref为：
式中Un为***的直流母线电压参考值，Ubus为获取的直流母线电压，Uumax为正向电压偏差最大值，Iddc-max为储能装置的放电上限电流；
若***需要储能装置工作为充电状态，则储能装置的控制电流Ic-ref为：
式中Un为***的直流母线电压参考值，Ubus为获取的直流母线电压，Udmax为反向电压偏差最大值，Icdc-max为储能装置的充电上限电流。
本发明提供的这种用于储能双向变换器的充放电控制方法，通过检测储能电池不同荷电状态和此时的直流母线电压，综合考虑了直流母线电压的波动情况和储能电池的SOC情况，实现了储能***在充电、放电及空闲模式间自由选择，并且控制不同荷电状态下的储能充电速度，从而避免了不合理的充电电流指令对储能电池造成伤害，提高储能电池的稳定性和工作寿命，有利于直流微网***和能量路由器***的稳定运行也避免了开关管频繁开关造成的损耗。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为本发明的储能***充放电整体结构框图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种用于储能双向变换器的充放电控制方法，包括如下步骤：
S1.获取***的直流母线电压、储能装置的充放电电流和储能装置的荷电状态参数；
S2.根据获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值，确定***的充放电状态；具体为采用如下步骤确认***的充放电状态：
A.计算获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值的差值ΔU：
ΔU＝|Ubus-Un|
式中Ubus为获取的直流母线电压，Un为***的直流母线电压参考值；
B.采用如下规则确认***的充放电状态：
若ΔU＜-Uh，则***为放电模式；
若-Uh≤ΔU≤Uh，则***为空闲模式；
若ΔU＞Uh，则***为充电模式；
式中，Uh为储能***的空闲电压滞环环宽；
S3.根据获取的储能装置的荷电状态参数和事先设定的阈值，确定储能装置的荷电状态；具体为采用如下规则确定储能装置的荷电状态：
若SOC＜SOCd，则确定储能装置为欠荷状态；
若SOCd≤SOC≤SOCu，则确定储能装置为正常状态；
若SOC＞SOCu，则确定储能装置为过荷状态；
式中SOCd为设定的第一荷电状态参考值，SOCu为设定的第二荷电状态参考值；
S4.根据步骤S2确定的***的充放电状态和步骤S3确定的储能装置的荷电状态，确定储能装置的控制电流，从而实现对储能双向变换器的充放电控制；具体为采用如下规则确定储能装置的控制电流：
R1.若储能装置为欠荷状态：
储能装置不以放电模式的方式参与***功率平衡的调节；
若储能装置工作为充电模式，则储能装置的控制电流为储能装置的充电上限电流；
R2.若储能装置为过荷状态：
储能装置不以充电模式的方式参与***功率平衡的调节；
若储能装置工作为放电模式，则储能装置的控制电流为储能装置的放电上限电流；
R3.若储能装置为正常状态：
若***需要储能装置工作为放电状态，则储能装置的控制电流Id-ref为：
式中Un为***的直流母线电压参考值，Ubus为获取的直流母线电压，Uumax为正向电压偏差最大值，Iddc-max为储能装置的放电上限电流；
若***需要储能装置工作为充电状态，则储能装置的控制电流Ic-ref为：
式中Un为***的直流母线电压参考值，Ubus为获取的直流母线电压，Udmax为反向电压偏差最大值，Icdc-max为储能装置的充电上限电流；
实现本发明方法的储能***充放电整体结构框图如图2所示：双向变换器由两个绝缘栅双极晶体管串联组成，每个晶体管都带有反并联的二极管，上晶体管的集电极和下晶体管的发射极组成了连接直流母线的直流端口，下晶体管的集电极通过电感连接电池的阳极，下晶体管的发射极连接电池的负极；其中图中所述的非线性控制策略即为本发明提供的控制方法。

Claims (4)

1.一种用于储能双向变换器的充放电控制方法，包括如下步骤：
S1.获取***的直流母线电压、储能装置的充放电电流和储能装置的荷电状态参数；
S2.根据获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值，确定***的充放电状态；
S3.根据获取的储能装置的荷电状态参数和事先设定的阈值，确定储能装置的荷电状态；
S4.根据步骤S2确定的***的充放电状态和步骤S3确定的储能装置的荷电状态，确定储能装置的控制电流，从而实现对储能双向变换器的充放电控制。
2.根据权利要求1所述的用于储能双向变换器的充放电控制方法，其特征在于步骤S2所述的根据获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值，确定***的充放电状态，具体为采用如下步骤确认***的充放电状态：
A.计算获取的直流母线电压和***的直流母线电压参考值的差值ΔU：
ΔU＝|Ubus-Un|
式中Ubus为获取的直流母线电压，Un为***的直流母线电压参考值；
B.采用如下规则确认***的充放电状态：
若ΔU＜-Uh，则***为放电模式；
若-Uh≤ΔU≤Uh，则***为空闲模式；
若ΔU＞Uh，则***为充电模式；
式中，Uh为储能***的空闲电压滞环环宽。
3.根据权利要求1所述的用于储能双向变换器的充放电控制方法，其特征在于步骤S3所述的根据获取的储能装置的荷电状态参数和事先设定的阈值，确定储能装置的荷电状态，具体为采用如下规则确定储能装置的荷电状态：
若SOC＜SOCd，则确定储能装置为欠荷状态；
若SOCd≤SOC≤SOCu，则确定储能装置为正常状态；
若SOC＞SOCu，则确定储能装置为过荷状态；
式中SOCd为设定的第一荷电状态参考值，SOCu为设定的第二荷电状态参考值。
4.根据权利要求1～3之一所述的用于储能双向变换器的充放电控制方法，其特征在于步骤S4所述的根据步骤S2确定的***的充放电状态和步骤S3确定的储能装置的荷电状态，确定储能装置的控制电流，具体为采用如下规则确定储能装置的控制电流：
R1.若储能装置为欠荷状态：
储能装置不以放电模式的方式参与***功率平衡的调节；
若储能装置工作为充电模式，则储能装置的控制电流为储能装置的充电上限电流；
R2.若储能装置为过荷状态：
储能装置不以充电模式的方式参与***功率平衡的调节；
若储能装置工作为放电模式，则储能装置的控制电流为储能装置的放电上限电流；
R3.若储能装置为正常状态：
若***需要储能装置工作为放电状态，则储能装置的控制电流Id-ref为：
式中Un为***的直流母线电压参考值，Ubus为获取的直流母线电压，Uumax为正向电压偏差最大值，Iddc-max为储能装置的放电上限电流；
若***需要储能装置工作为充电状态，则储能装置的控制电流Ic-ref为：
式中Un为***的直流母线电压参考值，Ubus为获取的直流母线电压，Udmax为反向电压偏差最大值，Icdc-max为储能装置的充电上限电流。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111313525A (zh) * 2020-05-14 2020-06-19 沈阳微控新能源技术有限公司 一种飞轮储能装置与储能变流器的协同充放电控制方法
CN111799771A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 云南电网有限责任公司电力科学研究院 多端口能量路由器的储能端口功率调节器及其控制方法
CN112910026A (zh) * 2020-12-21 2021-06-04 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种考虑分布式储能***电池组均衡性的储能电池充放电方法
US11888334B2 (en) 2020-10-27 2024-01-30 Caterpillar Inc. Methods and systems for charging or discharging energy storage systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060046107A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Caterpillar Inc. System for fuel cell power plant load following and power regulation
CN102916440A (zh) * 2012-09-20 2013-02-06 中国电力科学研究院 一种基于电池储能***的功率转换***及其控制方法
CN106356837A (zh) * 2016-11-11 2017-01-25 哈尔滨工程大学 一种用于船舶mvdc综合电力推进***的储能模块自动充放电方法
CN108306281A (zh) * 2018-03-05 2018-07-20 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种基于双向全桥dc/dc变换器的部分隔离型四端口变换器及其控制方法
CN108574411A (zh) * 2018-05-22 2018-09-25 安徽工业大学 双向dc/dc功率变换器双端口稳定控制方法及其控制电路
CN109378814A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 东南大学 一种直流电力弹簧***及其内部储能***的能量管理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060046107A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Caterpillar Inc. System for fuel cell power plant load following and power regulation
CN102916440A (zh) * 2012-09-20 2013-02-06 中国电力科学研究院 一种基于电池储能***的功率转换***及其控制方法
CN106356837A (zh) * 2016-11-11 2017-01-25 哈尔滨工程大学 一种用于船舶mvdc综合电力推进***的储能模块自动充放电方法
CN108306281A (zh) * 2018-03-05 2018-07-20 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种基于双向全桥dc/dc变换器的部分隔离型四端口变换器及其控制方法
CN108574411A (zh) * 2018-05-22 2018-09-25 安徽工业大学 双向dc/dc功率变换器双端口稳定控制方法及其控制电路
CN109378814A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 东南大学 一种直流电力弹簧***及其内部储能***的能量管理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柳雪松: "《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》", 15 February 2015 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111313525A (zh) * 2020-05-14 2020-06-19 沈阳微控新能源技术有限公司 一种飞轮储能装置与储能变流器的协同充放电控制方法
CN111799771A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 云南电网有限责任公司电力科学研究院 多端口能量路由器的储能端口功率调节器及其控制方法
US11888334B2 (en) 2020-10-27 2024-01-30 Caterpillar Inc. Methods and systems for charging or discharging energy storage systems
CN112910026A (zh) * 2020-12-21 2021-06-04 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种考虑分布式储能***电池组均衡性的储能电池充放电方法

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