一種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，包括：有太陽光照時，利用現(xiàn)場總線通信方式， N（N≥2）臺雙向儲能變流器從光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器同時獲得光伏陣列最優(yōu)的輸出電壓作為直流母線的電壓指令，利用下垂控制方式，N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制；無太陽光照時，以光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器通過現(xiàn)場總線通信方式最后發(fā)出的光伏陣列最優(yōu)電壓作為直流母線的電壓指令進(jìn)行穩(wěn)壓控制，利用下垂控制方式， N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制。該多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，可以實(shí)現(xiàn)輸出電流均衡、儲能變流器不易故障和儲能系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】-種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光伏發(fā)電與儲能相結(jié)合為負(fù)載供電的應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種多 臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在國家政策的大力扶持下，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入了快速發(fā)展時期，但由于太 陽光的間歇特性，所W導(dǎo)致光伏發(fā)電功率存在波動，勢必影響負(fù)載的供電質(zhì)量，儲能系統(tǒng)可 W實(shí)現(xiàn)功率波動抑制功能，從而對光伏發(fā)電的波動功率進(jìn)行有益補(bǔ)充，對負(fù)載而言，得到了 與大電網(wǎng)類似的穩(wěn)定供電電源。
[0003] 雙向儲能變流器是儲能系統(tǒng)的功率變換部分，對其控制的優(yōu)劣直接決定了儲能系 統(tǒng)的整體性能。為了實(shí)現(xiàn)模塊化的目的，通常大功率的雙向儲能變流器由多臺相同小功率 的雙向儲能變流器并聯(lián)組成，既利于裝配與維護(hù)，也利于增加系統(tǒng)的冗余度，減小故障停機(jī) 的風(fēng)險。但是，多臺雙向儲能變流器并聯(lián)運(yùn)行時，存在各臺儲能變流器間輸出電流不均的問 題，輸出電流較大的儲能變流器容易引起過載和過熱，勢必影響儲能系統(tǒng)的可靠性。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在輸出電流不均衡、儲能 變流器易故障和儲能系統(tǒng)可靠性低等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控 制方法，W實(shí)現(xiàn)輸出電流均衡、儲能變流器不易故障和儲能系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是；一種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂 的控制方法，包括：
[0007] a、有太陽光照時，利用現(xiàn)場總線通信方式，使得儲能系統(tǒng)中N(N > 2)臺雙向儲能 變流器從光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器同時獲得光伏陣列最優(yōu)的輸出電壓作為直流母 線的電壓指令，利用下垂控制方式，N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制；
[000引 b、無太陽光照時，W光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器通過現(xiàn)場總線通信方式最后 發(fā)出的光伏陣列最優(yōu)電壓作為直流母線的電壓指令進(jìn)行穩(wěn)壓控制，利用下垂控制方式，使 得儲能系統(tǒng)中N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制。
[0009] 進(jìn)一步地，所述步驟a,具體包括；
[0010] 對于現(xiàn)場總線通信方式，光伏逆變器作為主機(jī)，通過現(xiàn)場總線監(jiān)視各臺雙向儲能 變流器的工作情況，同時將目前的光伏陣列輸出的最優(yōu)電壓Umpp傳送給每臺雙向儲能變 流器從機(jī)，作為直流母線電壓的指令值；
[0011] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，每臺從機(jī)獲 得的直流母線電壓的指令值也跟隨變化。
[0012] 進(jìn)一步地，在步驟a中，對于下垂控制方式，儲能系統(tǒng)工作過程分為充電過程、放 電過程和不充不放過程：
[0013] 1)不充不放過程
[0014] 當(dāng)直流母線的電壓Ud。處于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp*范圍內(nèi)時，由各臺雙向儲能 變流器組成的儲能系統(tǒng)不動作，既不進(jìn)行充電，也不進(jìn)行放電，此時允許光伏陣列的輸出電 壓W ±C*Umpp進(jìn)行波動；
[0015] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，其不充不放 的電壓范圍也跟著變化，即仍由式Umpp*進(jìn)行計算；
[0016] 。充電過程
[0017] 當(dāng)直流母線的電壓叫。大于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp* = Use,而小于等于Uhu時， 此時，蓄電池組的充電功率按照式（1)的下垂直線進(jìn)行計算：
[001 引 鳥二A充*化-心 。)； P
[0019] 其中，^充~^-，巧為直流母線的額定充電電流，U U 脈HU _ U 脈HB 標(biāo)HB為Umpp *，Umpp；fi為標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓，通常通過串聯(lián)的光伏 組件銘牌參數(shù)計算獲得；
[0020] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，充電過程的 直線斜率k%不變，其工作點(diǎn)在保持蓄電池組充電功率不變基礎(chǔ)上，在Umpp變化前后兩條對 應(yīng)的下垂直線上進(jìn)行上下運(yùn)動；
[0021] 扣放電過程
[0022] 當(dāng)直流母線的電壓叫。小于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp* = Uu，而小于等于化。時， 此時，蓄電池組的放電功率P&t按照式（2)的下垂直線進(jìn)行計算：
[0023] 玲二 k彼 * 機(jī)c-Ulb) (2); P P
[0024] 其中，k化二 化二a; ^，巧制/二-f^，Ijfced為直流母線的額定放電電流， ^標(biāo)LU-^標(biāo)巧 立巧ecI 為Umpp標(biāo)*，Umpp；^^為標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓，通常通過串聯(lián)的光 伏組件銘牌參數(shù)計算獲得；
[0025] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，放電過程的 直線斜率不變，其工作點(diǎn)在保持蓄電池組放電功率不變基礎(chǔ)上，在Umpp變化前后兩條對 應(yīng)的下垂直線上進(jìn)行上下運(yùn)動。
[0026] 進(jìn)一步地，所述步驟b，具體包括：
[0027] 當(dāng)陰雨天、夜晚等自然條件下，沒有太陽光照射在光伏陣列上時，需要儲能系統(tǒng)對 直流母線電壓進(jìn)行控制；
[002引然后，按照與上述的儲能系統(tǒng)的充電過程、放電過程和不充不放過程一樣的控制 方法，各臺雙向儲能變流器進(jìn)行下垂控制，W實(shí)現(xiàn)均流的目的，同時，光伏逆變器主機(jī)通過 現(xiàn)場總線通信方式監(jiān)視各臺雙向儲能變流器的工作情況，不再發(fā)送直流母線的電壓指令。
[0029] 進(jìn)一步地，在步驟b中，對于每臺雙向儲能變流器，按照如下控制算法控制各自的 功率開關(guān)動作；
[0030] 1、充電過程
[0031] 由獲得的直流母線電壓指令值計算Uhb，由檢測的直流母線電壓叫。按照公式（1) 計算蓄電池組充電功率P% % P%叩余W U d。得到雙向儲能變流器的電感電流指令值iL % il； 減去該雙向儲能變流器的電感電流檢測值iL，經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器作用，得到調(diào)制信號，該 調(diào)制信號與S角載波進(jìn)行比較，得到雙向儲能變流器中BUCK變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動脈 沖信號，該脈沖信號電平邏輯取反，得到雙向儲能變流器中BOOST變換器的功率開關(guān)的驅(qū) 動脈沖信號，從而完成該雙向儲能變流器對蓄電池組的充電控制過程；
[0032] 2、放電過程
[0033] 由獲得的直流母線電壓指令值計算Uu，由檢測的直流母線電壓叫。按照公式（2) 計算蓄電池組充電功率？放％ P放叩余WUd。得到雙向儲能變流器的電感電流指令值iL%山 減去該雙向儲能變流器的電感電流檢測值iL，經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器作用，得到調(diào)制信號，該 調(diào)制信號與S角載波進(jìn)行比較，得到雙向儲能變流器中BOOST變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動脈 沖信號，該脈沖信號電平邏輯取反，得到雙向儲能變流器中BUCK變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動 脈沖信號，從而完成該雙向儲能變流器對蓄電池組的充電控制過程。
[0034] 本發(fā)明各實(shí)施例的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，由于包括；有太陽 光照時，利用現(xiàn)場總線通信方式，N(N > 2)臺雙向儲能變流器從光伏逆變器的最大功率點(diǎn) 控制器同時獲得光伏陣列最優(yōu)的輸出電壓作為直流母線的電壓指令，利用下垂控制方式，N 臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制；無太陽光照時，W光伏逆變器的最大功率點(diǎn) 控制器通過現(xiàn)場總線通信方式最后發(fā)出的光伏陣列最優(yōu)電壓作為直流母線的電壓指令進(jìn) 行穩(wěn)壓控制，利用下垂控制方式，N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制；從而可W 克服現(xiàn)有技術(shù)中輸出電流不均衡、儲能變流器易故障和儲能系統(tǒng)可靠性低的缺陷，W實(shí)現(xiàn) 輸出電流均衡、儲能變流器不易故障和儲能系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0035] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0036] 下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[003引圖1為本發(fā)明中整個儲能系統(tǒng)組成框架圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明中單臺雙向儲能變流器電路示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明中單臺雙向儲能變流器的充電過程控制算法框圖；
[0041] 圖4為本發(fā)明中是單臺雙向儲能變流器的放電過程控制算法框圖；
[0042] 圖5為本發(fā)明中當(dāng)光伏陣列最優(yōu)輸出電壓Umpp時充電、放電、不充不放過程的直 流母線電壓與蓄電池組充電功率、放電功率的關(guān)系；
[0043] 圖6為本發(fā)明中Umpp變大時充電過程運(yùn)動軌跡和Umpp變小時放電過程運(yùn)動軌 跡。

【具體實(shí)施方式】
[0044] W下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0045] 對于并聯(lián)均流方法，一般分為采用通信方式的主從控制方式和無聯(lián)絡(luò)線的下垂控 制方式，本發(fā)明結(jié)合了現(xiàn)場總線通信方式和下垂控制方式進(jìn)行多臺雙向儲能變流器的均流 控制。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖6所示，提供了一種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂 的控制方法，具體是一種用于穩(wěn)定光伏陣列輸出電壓的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控 制方法。
[0047] 本發(fā)明專利的目的是提供一種用于穩(wěn)定光伏陣列輸出電壓的多臺雙向儲能變流 器并聯(lián)下垂的控制方法。當(dāng)有太陽光照時，可W保證光伏陣列工作在最大功率點(diǎn)，不管有無 太陽光照時，都可W保證多臺雙向儲能變流器具有較好的均流效果。
[0048] 本發(fā)明專利所采用的技術(shù)方案是，一種用于穩(wěn)定光伏陣列輸出電壓的多臺雙向儲 能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，包括：
[0049] 有太陽光照時，利用現(xiàn)場總線通信方式（例如CAN總線），N(N> 2)臺雙向儲能變 流器從光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器同時獲得光伏陣列最優(yōu)的輸出電壓作為直流母線 的電壓指令，利用下垂控制方式，N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制，W穩(wěn)定光 伏陣列輸出最優(yōu)電壓W及達(dá)到均流的目的；
[0050] 無太陽光照時，W光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器通過現(xiàn)場總線通信方式最后發(fā) 出的光伏陣列最優(yōu)電壓作為直流母線的電壓指令進(jìn)行穩(wěn)壓控制，利用下垂控制方式，N臺雙 向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制，來達(dá)到均流的目的。
[0化^ 光伏陣列輸出電壓正極通過防反充二極管與直流母線的"+"連接，光伏陣列輸出 電壓負(fù)極直接與直流母線的連接，帶有最大功率點(diǎn)控制器的光伏逆變器的正負(fù)輸入端 分別與直流母線的連接，光伏逆變器的輸出端與負(fù)載連接。雙向儲能變流器1的 正負(fù)輸入端分別與直流母線的連接，雙向儲能變流器1的輸出端與蓄電池組連接。 雙向儲能變流器2的正負(fù)輸入端分別與直流母線的連接，雙向儲能變流器2的輸 出端與蓄電池組連接。同理，雙向儲能變流器N的正負(fù)輸入端分別與直流母線的 連接，雙向儲能變流器N的輸出端與蓄電池組連接。光伏逆變器和雙向儲能變流器1、雙向 儲能變流器2及雙向儲能變流器N之間通過現(xiàn)場總線方式進(jìn)行通信，光伏逆變器是主機(jī)，各 臺雙向儲能變流器是從機(jī)。
[0052] 雙向儲能變流器1、雙向儲能變流器2與雙向儲能變流器N的電路結(jié)構(gòu)完全相同， 都是典型的非隔離型雙向腳CK-BOOST變換器。它們所連接的蓄電池組也完全相同。
[0化3] 儲能系統(tǒng)分為有太陽光照條件下的工作過程和無太陽光照條件下的工作過程。
[0化4] 1、有太陽光照條件下的工作過程
[0化5] 對于現(xiàn)場總線通信方式，光伏逆變器作為主機(jī)，通過現(xiàn)場總線監(jiān)視各臺雙向儲能 變流器的工作情況，同時將目前的光伏陣列輸出的最優(yōu)電壓Umpp傳送給每臺雙向儲能變 流器從機(jī)，作為直流母線電壓的指令值。當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和 環(huán)境溫度變化時，每臺從機(jī)獲得的直流母線電壓的指令值也跟隨變化。
[0056] 對于下垂控制方式，儲能系統(tǒng)工作過程分為充電過程、放電過程和不充不放過程。
[0057] 1)不充不放過程
[005引當(dāng)直流母線的電壓叫。處于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp*(l± 0范圍（例如e = 5% )內(nèi)時，由各臺雙向儲能變流器組成的儲能系統(tǒng)不動作，既不進(jìn)行充電，也不進(jìn)行放電， 此時允許光伏陣列的輸出電壓W ±C*Umpp進(jìn)行波動。
[0059] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，其不充不放 的電壓范圍也跟著變化，即仍由式Umpp*(l± 〇進(jìn)行計算。
[0060] 2)充電過程
[0061] 當(dāng)直流母線的電壓叫。大于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp*(1+0 = Uhb，而小于等于 Uw扣HU是蓄電池組額定充電功率P 所對應(yīng)的直流母線電壓值）時，此時，蓄電池組的充 電功率按照式（1)的下垂直線進(jìn)行計算。
[0062] 磅二A充*化-心 。）； P
[006引其中，A充= 制^為直流母線的額定充電電流，U U驚HU U咕邸 玉祀"I 為Umpp * (1+ 0，Umppfi為標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓，通?？蒞通過 串聯(lián)的光伏組件銘牌參數(shù)計算獲得。
[0064] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，充電過程的 直線斜率k%不變，其工作點(diǎn)在保持蓄電池組充電功率不變基礎(chǔ)上，在Umpp變化前后兩條對 應(yīng)的下垂直線上進(jìn)行上下運(yùn)動。即當(dāng)Umpp增加時，其工作點(diǎn)由原來的下垂直線躍升到現(xiàn)在 的下垂直線上，且保持蓄電池組充電功率不變；當(dāng)Umpp減少時，其工作點(diǎn)由原來的下垂直 線突降到現(xiàn)在的下垂直線上，且保持蓄電池組充電功率不變。當(dāng)直流母線電壓超過允許的 上限工作電壓Umax時，光伏逆變器和儲能系統(tǒng)都進(jìn)行過壓保護(hù)。
[0065] 如放電過程
[0066] 當(dāng)直流母線的電壓叫。小于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp*(l- 〇 = Uu，而小于等于 Uw扣W是蓄電池組額定放電功率P 所對應(yīng)的直流母線電壓值）時，此時，蓄電池組的放 電功率P&t按照式（2)的下垂直線進(jìn)行計算。
[0067] 巧;二怎放*化-峽S) (2); P P
[0068] 其中，A放= 放二X ^，巧拋/ Ijfced為直流母線的額定放電電流， 以標(biāo)LU _以標(biāo)LS 主敬ed Ufiu為Umpp *(1- 0，Umppfi為標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓，通?？蒞通 過串聯(lián)的光伏組件銘牌參數(shù)計算獲得。
[0069] 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，放電過程的 直線斜率不變，其工作點(diǎn)在保持蓄電池組放電功率不變基礎(chǔ)上，在Umpp變化前后兩條對 應(yīng)的下垂直線上進(jìn)行上下運(yùn)動。即當(dāng)Umpp增加時，其工作點(diǎn)由原來的下垂直線躍升到現(xiàn)在 的下垂直線上，且保持蓄電池組充電功率不變；當(dāng)Umpp減少時，其工作點(diǎn)由原來的下垂直 線突降到現(xiàn)在的下垂直線上，且保持蓄電池組充電功率不變。當(dāng)直流母線電壓超過允許的 下限工作電壓Umin時，光伏逆變器和儲能系統(tǒng)都進(jìn)行欠壓保護(hù)。
[0070] 2、無太陽光照條件下的工作過程
[0071] 當(dāng)陰雨天、夜晚等自然條件下，沒有太陽光照射在光伏陣列上時，需要儲能系統(tǒng)對 直流母線電壓進(jìn)行控制。此時，直流母線的電壓指令值來源于兩種情況，一種情況是太陽自 然日落時W光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器通過現(xiàn)場總線通信方式最后發(fā)出的光伏陣列 最優(yōu)電壓作為直流母線的電壓指令進(jìn)行穩(wěn)壓控制；另一種情況是初始時就沒有太陽光照， W默認(rèn)設(shè)定的直流母線的電壓值（例如標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列最優(yōu)輸出電壓Umppfi ) 作為指令值。然后，按照與上述的儲能系統(tǒng)的充電過程、放電過程和不充不放過程一樣的 控制方法，各臺雙向儲能變流器進(jìn)行下垂控制，W實(shí)現(xiàn)均流的目的，同時，光伏逆變器主機(jī) 通過現(xiàn)場總線通信方式監(jiān)視各臺雙向儲能變流器的工作情況，不再發(fā)送直流母線的電壓指 令。
[0072] 對于每臺雙向儲能變流器，按照如下控制算法控制各自的功率開關(guān)動作。
[0073] 1、充電過程
[0074] 由獲得的直流母線電壓指令值計算Uhb，由檢測的直流母線電壓叫。按照公式（1) 計算蓄電池組充電功率P% % P%叩余W U d。得到雙向儲能變流器的電感電流指令值iL % il； 減去該雙向儲能變流器的電感電流檢測值比，經(jīng)過比例積分（PI)調(diào)節(jié)器作用，得到調(diào)制信 號，該調(diào)制信號與S角載波進(jìn)行比較，得到雙向儲能變流器中BUCK變換器的功率開關(guān)的驅(qū) 動脈沖信號，該脈沖信號電平邏輯取反，得到雙向儲能變流器中BOOST變換器的功率開關(guān) 的驅(qū)動脈沖信號，從而完成該雙向儲能變流器對蓄電池組的充電控制過程。
[0075] 2、放電過程
[0076] 由獲得的直流母線電壓指令值計算Uu，由檢測的直流母線電壓叫。按照公式（2) 計算蓄電池組充電功率？放％ P放叩余WUd。得到雙向儲能變流器的電感電流指令值iL%山 減去該雙向儲能變流器的電感電流檢測值比，經(jīng)過比例積分（PI)調(diào)節(jié)器作用，得到調(diào)制信 號，該調(diào)制信號與S角載波進(jìn)行比較，得到雙向儲能變流器中BOOST變換器的功率開關(guān)的 驅(qū)動脈沖信號，該脈沖信號電平邏輯取反，得到雙向儲能變流器中腳CK變換器的功率開關(guān) 的驅(qū)動脈沖信號，從而完成該雙向儲能變流器對蓄電池組的充電控制過程。
[0077] 本發(fā)明用于穩(wěn)定光伏陣列輸出電壓的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法 的有益效果是；有太陽光照時，隨著太陽光照和環(huán)境溫度的變化，本發(fā)明可W自動平滑地跟 蹤光伏陣列輸出最優(yōu)電壓的變化，在穩(wěn)定光伏陣列輸出最優(yōu)電壓的同時，可W達(dá)到各臺雙 向儲能變流器均流的目的。無太陽光照時，也可W達(dá)到各臺雙向儲能變流器均流的目的。 [007引如圖1所示，在儲能系統(tǒng)中，光伏陣列的第一輸出端與防反充二極管的陽極連接， 防反充二極管的陰極與光伏逆變器的第一輸入端連接；光伏陣列的第二輸出端與光伏逆變 器的第二輸入端連接，最大功率控制器與光伏逆變器連接，光伏逆變器的第一輸出端和光 伏逆變器的第二輸出端分別與負(fù)載的第一輸入端和負(fù)載的第二輸入端連接。
[0079] 防反充二極管的陰極還與直流母線叫。的正極連接，光伏逆變器的第二輸入端與 直流母線叫。的負(fù)極連接，每個雙向儲能變換器的第一輸入端與直流母線Ud。的正極連接，每 個雙向儲能變換器的第二輸入端與直流母線叫。的負(fù)極連接，每個雙向儲能變換器的第一 輸出端和每個雙向儲能變換器的第二輸出端分別與對應(yīng)的蓄電池組的第一輸入端和蓄電 池組的第二輸入端連接，每個雙向儲能變流器的控制端分別通過現(xiàn)場通信總線與最大功率 點(diǎn)控制器連接。
[0080] 如圖2所示，第一電容C1并聯(lián)在直流母線的正極和直流母線的負(fù)極之間，直流母 線的正極與第一 MOS管S1的漏極和第一二極管D1的陰極連接，第一 MOS管S1的柵極為驅(qū) 動脈沖信號輸入端，第一 MOS管S1的源極分別與第一二極管D1的陽極、第二MOS管S2的 漏極、第二二極管D2的陰極和電感L1的第一連接端連接，第二MOS管S2的柵極為驅(qū)動脈 沖信號輸入端，第二MOS管S2的源極與第二二極管D2的陽極連接，第二二極管D2的陽極 與直流母線的負(fù)極連接，蓄電池組與第二電容C2并聯(lián)，蓄電池組的一端與電感L1的第二連 接端連接，蓄電池組的另一端與直流母線的負(fù)極連接。
[0081] 如圖3所示，單臺雙向儲能變流器的充電過程控制算法過程，充電功率計算模塊、 除法器、加法器、PI調(diào)節(jié)器和比較器依次連接，=角載波模塊還與比較器連接，比較器還與 電平邏輯取反模塊連接；比較器的輸出端輸出S1驅(qū)動脈沖信號，電平邏輯取反模塊的輸出 端輸出S2驅(qū)動脈沖信號。
[0082] 如圖4所示，單臺雙向儲能變流器的放電過程控制算法過程，充電功率計算模塊、 除法器、加法器、PI調(diào)節(jié)器和比較器依次連接，=角載波模塊還與比較器連接，比較器還與 電平邏輯取反模塊連接；比較器的輸出端輸出S2驅(qū)動脈沖信號，電平邏輯取反模塊輸出S1 驅(qū)動脈沖信號。
[0083] 如圖5所示，當(dāng)光伏陣列最優(yōu)輸出電壓Umpp時充電、放電、不充不放過程的直流母 線電壓與蓄電池組充電功率、放電功率的關(guān)系。
[0084] 如圖6所示，當(dāng)光伏陣列最優(yōu)輸出電壓由Umpp 1增加為Umpp2時，處于充電過程區(qū) 間。在W Umppl為直流母線電壓指令值時，充電過程的下垂直線按照由A點(diǎn)到B點(diǎn)區(qū)間進(jìn) 行工作點(diǎn)控制。當(dāng)W Umpp2為直流母線電壓指令值時，工作點(diǎn)由B點(diǎn)躍遷到C點(diǎn)，然后按照 C點(diǎn)到D點(diǎn)區(qū)間進(jìn)行工作點(diǎn)控制，可見，此時下垂直線的充電斜率不變，在蓄電池組充電功 率不變的前提下進(jìn)行工作點(diǎn)躍遷，因此不影響系統(tǒng)的充電功率控制的穩(wěn)定性。
[0085] 如圖6所示，當(dāng)光伏陣列最優(yōu)輸出電壓由Umppl減小為Umpp3時，處于放電過程區(qū) 間。在W Umppl為直流母線電壓指令值時，放電過程的下垂直線按照由E點(diǎn)到F點(diǎn)區(qū)間進(jìn) 行工作點(diǎn)控制。當(dāng)W Umpp3為直流母線電壓指令值時，工作點(diǎn)由F點(diǎn)突降到G點(diǎn)，然后按照 G點(diǎn)到H點(diǎn)區(qū)間進(jìn)行工作點(diǎn)控制，可見，此時下垂直線的放電斜率不變，在蓄電池組放電功 率不變的前提下進(jìn)行工作點(diǎn)突降，因此不影響系統(tǒng)的放電功率控制的穩(wěn)定性。
[0086] 最后應(yīng)說明的是；W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 W對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，其特征在于，包括： a、 有太陽光照時，利用現(xiàn)場總線通信方式，使得儲能系統(tǒng)中N(N多2)臺雙向儲能變流 器從光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器同時獲得光伏陣列最優(yōu)的輸出電壓作為直流母線的 電壓指令，利用下垂控制方式，N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制； b、 無太陽光照時，以光伏逆變器的最大功率點(diǎn)控制器通過現(xiàn)場總線通信方式最后發(fā)出 的光伏陣列最優(yōu)電壓作為直流母線的電壓指令進(jìn)行穩(wěn)壓控制，利用下垂控制方式，使得儲 能系統(tǒng)中N臺雙向儲能變流器進(jìn)行各自的功率開關(guān)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，其特征在于，所 述步驟a，具體包括： 對于現(xiàn)場總線通信方式，光伏逆變器作為主機(jī)，通過現(xiàn)場總線監(jiān)視各臺雙向儲能變流 器的工作情況，同時將目前的光伏陣列輸出的最優(yōu)電壓Umpp傳送給每臺雙向儲能變流器 從機(jī)，作為直流母線電壓的指令值； 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，每臺從機(jī)獲得的 直流母線電壓的指令值也跟隨變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，其特征在于，在 步驟a中，對于下垂控制方式，儲能系統(tǒng)工作過程分為充電過程、放電過程和不充不放過 程： 1) 不充不放過程 當(dāng)直流母線的電壓Ud。處于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp*范圍內(nèi)時，由各臺雙向儲能變流 器組成的儲能系統(tǒng)不動作，既不進(jìn)行充電，也不進(jìn)行放電，此時允許光伏陣列的輸出電壓以 ±OUmpp進(jìn)行波動； 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，其不充不放的電 壓范圍也跟著變化，即仍由式Umpp*進(jìn)行計算； 2) 充電過程 當(dāng)直流母線的電壓Ud。大于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp* =Um，而小于等于UHU時，此時， 蓄電池組的充電功率按照式（1)的下垂直線進(jìn)行計算：
為Umpp# *，Umpp#為標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓，通常通過串聯(lián)的光伏組 件銘牌參數(shù)計算獲得； 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，充電過程的直線 斜率不變，其工作點(diǎn)在保持蓄電池組充電功率不變基礎(chǔ)上，在Umpp變化前后兩條對應(yīng)的 下垂直線上進(jìn)行上下運(yùn)動； 3) 放電過程 當(dāng)直流母線的電壓Ud。小于光伏陣列的最優(yōu)電壓Umpp* = 而小于等于時，此時， 蓄電池組的放電功率Pa#按照式（2)的下垂直線進(jìn)行計算：
為Urnpp#*，Umppg為標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓，通常通過串聯(lián)的光伏組 件銘牌參數(shù)計算獲得； 當(dāng)光伏陣列的最優(yōu)輸出電壓Umpp隨著太陽光照和環(huán)境溫度變化時，放電過程的直線 斜率ka不變，其工作點(diǎn)在保持蓄電池組放電功率不變基礎(chǔ)上，在Umpp變化前后兩條對應(yīng)的 下垂直線上進(jìn)行上下運(yùn)動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，其特 征在于，所述步驟b，具體包括： 當(dāng)陰雨天、夜晚等自然條件下，沒有太陽光照射在光伏陣列上時，需要儲能系統(tǒng)對直流 母線電壓進(jìn)行控制； 然后，按照與上述的儲能系統(tǒng)的充電過程、放電過程和不充不放過程一樣的控制方法， 各臺雙向儲能變流器進(jìn)行下垂控制，以實(shí)現(xiàn)均流的目的，同時，光伏逆變器主機(jī)通過現(xiàn)場總 線通信方式監(jiān)視各臺雙向儲能變流器的工作情況，不再發(fā)送直流母線的電壓指令。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多臺雙向儲能變流器并聯(lián)下垂的控制方法，其特征在于，在 步驟b中，對于每臺雙向儲能變流器，按照如下控制算法控制各自的功率開關(guān)動作： 1、 充電過程 由獲得的直流母線電壓指令值計算Um，由檢測的直流母線電壓Ud。按照公式（1)計算 蓄電池組充電功率P% % ^除以Ud。得到雙向儲能變流器的電感電流指令值iL%iL#減去該 雙向儲能變流器的電感電流檢測值iL，經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器作用，得到調(diào)制信號，該調(diào)制信 號與三角載波進(jìn)行比較，得到雙向儲能變流器中BUCK變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動脈沖信號， 該脈沖信號電平邏輯取反，得到雙向儲能變流器中BOOST變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動脈沖信 號，從而完成該雙向儲能變流器對蓄電池組的充電控制過程； 2、 放電過程 由獲得的直流母線電壓指令值計算由檢測的直流母線電壓Ud。按照公式（2)計算 蓄電池組充電功率Pa %Pa#除以Ud。得到雙向儲能變流器的電感電流指令值iL%iL#減去 該雙向儲能變流器的電感電流檢測值iL，經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器作用，得到調(diào)制信號，該調(diào)制 信號與三角載波進(jìn)行比較，得到雙向儲能變流器中BOOST變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動脈沖信 號，該脈沖信號電平邏輯取反，得到雙向儲能變流器中BUCK變換器的功率開關(guān)的驅(qū)動脈沖 信號，從而完成該雙向儲能變流器對蓄電池組的充電控制過程。
【文檔編號】H02H11/00GK104485728SQ201410753929
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】戴偉, 陳芳, 孫向東, 張琦, 任碧瑩, 王月盈 申請人:新疆希望電子有限公司