一种承担稳压功能的储能DC/DC变换器低载高效控制方法与流程

一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法
技术领域
1.本发明涉及储能dc/dc变换器应用领域，具体涉及一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法。


背景技术：

2.近年来，电化学储能技术在容量规模、使用寿命以及造价等方面发展迅速，尤其是随着现代能源体系的发展和能源结构的调整，储能体系战略地位提高，储能产业迎来了发展窗口期，尤其是随着新能源汽车产业的发展，电化学储能迎来了新的发展机遇。大量兆瓦级储能示范项目已经投运和正在建设过程中。
3.在目前已有的除抽水蓄能的储能技术中，只有电化学储能及机械能储能系统较具有商业化可行性，而机械能储能易受到地理因素的制约，不便于灵活应用，电化学储能中特别是锂离子电池储能系统则具有很强的应用灵活性，且随着技术的发展，投资成本将会逐渐下降，应用空间越来越大。电化学储能已经被广泛用于可再生能源发电、交直流微电网、通讯基站等领域，承担削峰填谷、紧急备用、平抑波动等功能。
4.在直流微电网系统中，电化学储能承担稳定直流微电网系统直流母线电压的角色，并根据直流微电网系统中其他发电源和负荷的情况自主决定电化学储能系统的充放电控制。然而在直流微电网系统配置时，为了满足直流负荷的可靠供电，直流微电网系统中电化学储能的功率配置要大于直流负荷的峰值功率，因此在直流微电网系统运行时，当直流负荷功率比较小时，会存在电化学储能长期运行在低载状态，运行效率低。尤其是直流微电网系统中可能存在多组电化学储能系统，这些电化学储能系统在设备厂家、响应速度等方面存在差别，且这些电化学储能系统可能布置在不同的空间位置，因此采用快速协调控制的方式去解决低载低效的问题存在障碍。因此，需要电化学储能在保证直流微电网系统直流母线电压稳定的同时在电化学储能自身设备端解决低载低效问题。


技术实现要素：

5.基于此，为解决上述电化学储能在直流微电网应用中存在的低载低效问题，本发明提出了一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，针对直流微电网系统中采用下垂控制并承担稳定直流微电网系统电压的储能dc/dc变换器，根据承担功率主动决定是否进入待机模式，并根据母线电压的变化主动决定是否退出待机模式，在保证直流微电网系统直流母线电压稳定控制的同时，避免储能dc/dc变换器长期运行于低载模式，提高运行效率。
6.为达到上述目的，本发明方案按照如下方案实施：
7.一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，针对的储能dc/dc变换器为直流微电网系统中储能电池和直流母线之间连接的dc/dc变换器装置，如图1所示。所述的储能dc/dc变换器硬件电路采用非隔离dc/dc拓扑结构；控制策略采用基于下垂控制的电压闭环控制方式。
8.本发明一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，所述的控制策略是在下垂控制的基础上增加主动进入待机和退出待机模式机制，避免储能dc/dc变换器进入低载运行模式。同时在直流微电网系统电源或负载功率突然增大时，储能dc/dc变换器可以自动投入运行，重新承担稳定母线电压的角色，保证母线电压的稳定，如图2所示。
9.实现上述目标包括以下步骤：
10.1、根据储能dc/dc变换器功率范围和下垂曲线设定储能dc/dc变换器进入待机模式的功率阈值p
l
和最长持续时间t
pl
；根据直流微电网电压运行范围设定储能dc/dc变换器退出待机模式的直流母线电压上限值vh和直流母线电压下限值v
l
。
11.2、储能dc/dc变换器在运行过程中实时检测自身输出功率，当检测到自身输出功率小于功率阈值p
l
，且持续时间大于t
pl
时，储能dc/dc变换器主动进入待机模式，储能dc/dc变换器开关管停止动作。
12.3、储能dc/dc变换器在待机模式时，实时检测直流微电网系统直流母线电压，当储能dc/dc变换器检测到直流母线电压大于上限值vh或小于下限值v
l
时，储能dc/dc变换器立即主动进入运行模式，重新承担维持直流母线电压稳定的角色。
附图说明
13.图1为储能dc/dc变换器在直流微电网系统中应用示意图；
14.图2为储能dc/dc变换器控制策略示意图；
具体实施方式
15.本发明一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，针对的储能dc/dc变换器为直流微电网系统中储能电池和直流母线之间连接的dc/dc变换器装置。
16.本发明一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法所针对的储能dc/dc变换器硬件电路采用非隔离dc/dc拓扑结构；控制策略采用基于下垂控制的电压闭环控制方式。
17.本发明一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法具体的实施步骤如下:
18.1、设定储能dc/dc变换器在运行过程中进入待机模式的判断条件：低功率运行判断阈值p
l
和低功率运行持续时间t
pl
。
19.2、设定储能dc/dc变换器在待机模式下重新进入运行状态的判断条件：直流母线电压上限判断阈值vh和直流母线电压下限判断阈值v
l
。
20.3、运行状态到待机模式切换操作：储能dc/dc变换器在运行状态下实时检测自身输出功率p，当自身输出功率p小于低功率运行判断阈值p
l
且持续时间大于低功率运行持续时间t
pl
时，则储能dc/dc变换器主动进入待机模式，控制策略停止执行，并停止开关管脉冲驱动。
21.4、在待机模式下，储能dc/dc变换器实时检测直流母线电压v
bus
的信息，并根据当前母线电压v
bus
调整内置下垂曲线，以实现在当前直流母线电压v
bus
工况下当储能dc/dc变换器退出待机时，储能dc/dc变换器初始时刻承担的功率为0。
22.5、待机模式到运行状态切换操作：储能dc/dc变换器在待机状态下实时检测直流
母线电压v
bus
，当检测到直流母线电压v
bus
大于上限判断阈值vh或低于下限判断阈值v
l
时，立即退出待机模式，重新投入运行，并与其他储能dc/dc变换器一同维持母线电压的稳定。
23.综上可知，通过上述一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，具有以下优点：
24.本发明针对直流微电网系统中承担稳压功能的储能dc/dc变换器，根据承担功率主动决定是否进入待机模式，并根据母线电压的变化主动决定是否退出待机模式，在保证直流微电网系统直流母线电压稳定控制的同时，避免储能dc/dc变换器长期运行于低载模式，提高运行效率。


技术特征：
1.一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，其特征在于：储能dc/dc变换器根据自身输出功率主动决定是否进入待机模式，并根据直流微电网系统直流母线电压的变化主动决定是否退出待机模式。2.根据权利要求1所述的一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，其特征在于：根据储能dc/dc变换器功率范围和下垂曲线设定储能dc/dc变换器进入待机模式的功率阈值p
l
和最长持续时间t
pl
。3.根据权利要求1所述的一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，其特征在于：根据直流微电网系统直流母线电压运行范围设定储能dc/dc变换器退出待机模式的直流母线电压上限值v
h
和直流母线电压下限值v
l
。4.根据权利要求2所述的一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，其特征在于：储能dc/dc变换器在运行过程中实时检测自身输出功率，当检测到输出功率小于功率阈值p
l
，且持续时间大于t
pl
时，储能dc/dc变换器进入自主进入待机模式，储能dc/dc变换器开关管停止动作。5.根据权利要求3所述的一种承担稳压功能的储能dc/dc变换器低载高效控制方法，其特征在于：储能dc/dc变换器在待机过程中实时检测直流微电网系统直流母线电压，当储能dc/dc变换器检测到直流母线电压大于上限值v
h
或小于下限值v
l
时，储能dc/dc变换器立即重新进入运行模式，重新承担维持直流母线电压稳定的角色。

技术总结
本申请提供了一种承担稳压功能的储能DC/DC变换器低载高效控制方法。针对直流微电网系统中采用下垂控制并承担稳定直流微电网系统电压的储能DC/DC变换器，根据承担功率主动决定是否进入待机模式，并根据母线电压的变化主动决定是否退出待机模式，在保证直流微电网系统直流母线电压稳定控制的同时，避免储能DC/DC变换器长期运行于低载模式，提高运行效率。提高运行效率。提高运行效率。


技术研发人员：史尤杰 彭鹏 何智鹏 陈满 雷博 叶复萌 胡振恺
受保护的技术使用者：南方电网调峰调频发电有限公司
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/9/20