一种共交流母线离网型微网系统及其能量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电网技术领域，更具体地说，涉及一种共交流母线离网型微网系统及其能量控制方法。
【背景技术】
[0002]在共交流母线离网型微网系统中，光伏逆变器10、小型发电机20等发电设备与储能逆变器30挂接在同一交流母线上，如图1所示。当储能逆变器30直流侧电压较高或蓄电池40的充电功率较大时，需要依赖后台管理系统协调控制发电设备的输出功率下降，从而实现微网系统的稳定运行。
[0003]但是，发电设备、储能逆变器与后台管理系统之间传输数据量大，数据通讯延时，导致后台管理系统控制滞后，很容易出现微网系统崩溃的局面。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种共交流母线离网型微网系统及其能量控制方法，以提高微网系统对能量变化的响应速度，从而实现微网系统的稳定。
[0005]一种共交流母线离网型微网系统的能量控制方法，包括:
[0006]共交流母线离网型微网系统中的储能逆变器根据自身直流侧电压，确定该电压下所对应的蓄电池允许最大充电电流；
[0007]所述储能逆变器以所述蓄电池允许最大充电电流作为给定、以自身直流侧电流作为反馈，做闭环控制，闭环输出为交流母线电压的参数；
[0008]共交流母线离网型微网系统中的发电设备根据所述交流母线电压的参数来调节自身的输出功率。
[0009]其中，所述交流母线电压的参数为所述交流母线电压的频率。
[0010]其中，所述闭环控制为:当所述储能逆变器的直流侧电流大于所述蓄电池允许最大充电电流时，所述交流母线电压的频率上升，反之下降；
[0011]所述共交流母线离网型微网系统中的发电设备根据所述交流母线电压的参数来调节自身的输出功率，包括:当所述交流母线电压的频率小于第一频率阈值时，所述发电设备允许满载输出；当所述交流母线电压的频率大于第二频率阈值时，所述发电设备进入待机状态；当所述交流母线电压的频率不小于所述第一频率阈值且不大于所述第二频率阈值时，所述发电设备随所述交流母线电压的频率上升进行降功率输出。
[0012]其中，所述闭环控制为:当所述储能逆变器的直流侧电流大于所述蓄电池允许最大充电电流时，所述交流母线电压的频率下降，反之上升；
[0013]所述共交流母线离网型微网系统中的发电设备根据所述交流母线电压的参数来调节自身的输出功率，包括:当所述交流母线电压的频率小于第三频率阈值时，所述发电设备进入待机状态；当所述交流母线电压的频率大于第四频率阈值时，所述发电设备允许满载输出；当所述交流母线电压的频率不小于所述第一频率阈值且不大于所述第二频率阈值时，所述发电设备随所述交流母线电压的频率下降进行降功率输出。
[0014]其中，所述交流母线电压的参数为所述交流母线电压的幅值。
[0015]其中，所述闭环控制为:当所述储能逆变器的直流侧电流大于所述蓄电池允许最大充电电流时，所述交流母线电压的幅值上升，反之下降；
[0016]所述共交流母线离网型微网系统中的发电设备根据所述交流母线电压的参数来调节自身的输出功率，包括:当所述交流母线电压的幅值小于第一幅值阈值时，所述发电设备允许满载输出；当所述交流母线电压的幅值大于第二幅值阈值时，所述发电设备进入待机状态；当所述交流母线电压的幅值不小于所述第一幅值阈值且不大于所述第二幅值阈值时，所述发电设备随所述交流母线电压的幅值上升进行降功率输出。
[0017]其中，所述闭环控制为:当所述储能逆变器的直流侧电流大于所述蓄电池允许最大充电电流时，所述交流母线电压的幅值下降，反之上升；
[0018]所述共交流母线离网型微网系统中的发电设备根据所述交流母线电压的参数来调节自身的输出功率，包括:当所述交流母线电压的幅值小于第三幅值阈值时，所述发电设备进入待机状态；当所述交流母线电压的幅值大于第四幅值阈值时，所述发电设备允许满载输出；当所述交流母线电压的幅值不小于所述第一幅值阈值且不大于所述第二幅值阈值时，所述发电设备随所述交流母线电压的幅值下降进行降功率输出。
[0019]一种共交流母线离网型微网系统，包括共交流母线的储能逆变器和用电设备，其中:
[0020]所述储能逆变器，用于根据自身直流侧电压，确定该电压下所对应的蓄电池允许最大充电电流；以及以所述蓄电池允许最大充电电流作为给定、以自身直流侧电流作为反馈，做闭环控制，闭环输出为交流母线电压的参数；
[0021]所述发电设备为根据所述交流母线电压的参数来调节自身输出功率的发电设备。
[0022]其中，所述交流母线电压的参数为所述交流母线电压的频率。
[0023]其中，所述交流母线电压的参数为所述交流母线电压的幅值。
[0024]从上述的技术方案可以看出，本发明通过储能逆变器实时调节共交流母线离网型微网系统中交流母线电压的参数(如电压频率参数，或电压幅值参数)，各发电设备根据该参数变化来实时、独立的调整自身的输出功率，从而达到快速响应微网系统能量变化的目的，提高了微网系统的稳定性。相较于现有技术，本发明无需额外设置通讯线路、也无需额外设置后台管理系统对微网系统中的储能逆变器、发电设备进行统一协调管理，因此不会出现后台数据通讯量大、数据通讯延时所导致的后台控制滞后问题，实现了微网系统的稳定。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为现有技术公开的一种共交流母线离网型微网系统结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例公开的一种共交流母线离网型微网系统的能量控制方法流程图；
[0028]图3为蓄电池在各充电电压点所对应的允许最大充电电流曲线图；
[0029]图4a为本发明实施例公开的以储能逆变器交流测电压的频率作为输出的闭环控制原理框图；
[0030]图4b为本发明实施例公开的以储能逆变器交流测电压的幅值作为输出的闭环控制原理框图；
[0031]图5a为本发明实施例公开的一种发电设备工作特性示意图；
[0032]图5b为本发明实施例公开的又一种发电设备工作特性示意图；
[0033]图5c为本发明实施例公开的又一种发电设备工作特性示意图；
[0034]图5d为本发明实施例公开的又一种发电设备工作特性示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]参见图2，本发明实施例公开了一种共交流母线离网型微网系统能量控制方法，以提高微网系统对能量变化的响应速度，从而提高微网系统的稳定性，包括:
[0037]步骤201:共交流母线离网型微网系统中的储能逆变器根据自身直流侧电压，确定该电压下所对应的蓄电池允许最大充电电流；
[0038]步骤202:所述储能逆变器以所述蓄电池允许最大充电电流作为给定、以自身直流侧电流作为反馈，做闭环控制，闭环输出为交流母线电压的参数；
[0039]步骤203:共交流母线离网型微网系统中的发电设备根据所述交流母线电压的参数来调节自身的输出功率。
[0040]下面，对本实施例的执行步骤进行详述。
[0041]I)关于步骤201
[0042]在共交流母线离网型微网系统中，储能逆变器的交流侧接交流母线、直流侧接蓄电池，当蓄电池能量不足时，储能逆变器能够将交流母线上的能量转换成直流电能，对蓄电池进行充电储能。根据蓄电池充电特性，可描绘出蓄电池在各充电电压点所对应的允许最大充电电流曲线，如图3所示，其中，纵坐标Vdcilax表示蓄电池充电电压(即储能逆变器直流侦Ij电压)，横坐标Iddtef表示蓄电池允许最大充电电流。
[0043]所述蓄电池在各充电电压点所对应的允许最大充电电流曲线图，以函数图像或其他变换形式存储在储能逆变器中，从而储能逆变器就可以根据自身直流侧电压，直接获取得到与之对应的蓄电池允许最大充电电流。此外，根据曲线走向可知，随着储能逆变器直流侦帷压Vdcilax的提升，蓄电池允许最大充电电流I ddtef呈现下降趋势。
[0044]其中需要说明的是，在图3中，Vd。和I d。所呈现的线性对应关系仅仅是示意性的，可以根据蓄电池的不同类型和不同工况需求进行相应修改，以充分适应不同类型的蓄电池在不同工况下的充电特性。
[0045]2)关于步骤202?步骤203
[0046]在共交流母线离网型微网系统中，发电设备的输出功率上升，会影响储能逆变器直流侧电压Vdc;Max、以及蓄电池充电功率随之增大。再者，由于储能逆变器、发电设备共交流母线，因此储能逆变器交流测电压就等于交流母线电压，同时也就等于发电设备交流侧电压。
[0047]由蓄电池在各充电电压点所对应的允许最大充电电流曲线图可知，由于蓄电池允许最大充电电流Iddtef是随着储能逆变器直流侧电压V dc;Max的提升而呈下降趋势的，因此当储能逆变器直流侧电流I dc;Itef时，就意味着储能逆变器直流侧电压较高、蓄电池充电功率较大。并且，由于在本实施例所应用的共交流母线离网型微网系统中，其发电设备是具有根据交流母线电压的参数变化进行输出功率调节功能的设备。因此，储能逆变器在检测到Idc；Fdb> I dif时，以I ddtef作为输入，以I dc;Fdb作为反馈，对自身交流侧电压的参数进行闭环控制的话，就可以带动发电设备随之进行输出功率降额控制，而发电设备输出功率的降低又会对Idcjdb和I ddtef造成影响，那么直至I dc;Fdb> I ddtef的情况被解除时，闭环控制也就达到了稳态。
[0048]其中，所述交流母线电压的参数可以是交流母线电压的频率参数(如图4a所示)，也可以是交流母线电压的幅值参数(如图4b所示)。Iddtef表示蓄电池允许最大