基于soc的光储式充电站准pr下垂控制方法
【技术领域】
[OOOU 本发明设及微电网技术，特别是设及一种基于SOC的光储式充电站准PR下垂控制 方法的技术。
【背景技术】
[0002] 电动汽车巧lectricVehicle,EV)可W有效缓解当前日益严峻的能源与环境问 题，随着电动汽车全球性的广泛发展，充电基础设施的逐步建设和完善，未来改善电动汽 车一一电网互动（VehicletoGrid,V2G)技术在环保、电力系统稳定和经济效益等多方面 具有重要的意义。从当前发展情况来看，结合光伏发电、储能系统和电动汽车充放电系统的 光储式电动汽车充电站，W微电网方式实现电动车汽车对太阳能发电的集成利用，W及与 大电网的双向互动，将是实现低碳最直接的方式。
[0003] 微电网孤岛运行时，分布式电源值is化ibutedGeneration,DG)通常采用下垂控 审IJ，模拟电力系统中的发电机运行特点，按照预先设定的下垂特性曲线，实现系统的电压和 频率或相角的调节。
[0004] 2013年第1期《电力系统自动化》中《孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改 进下垂控制方法》一文提出根据各储能单元的剩余容量（StateOf化arge，S0C)变化，实时 调整下垂系数，使S0C较大的储能单元提供较多的有功功率。但是在低压系统实际工况中， 线路的阻性成分和感性成分不可忽略，有功功率和无功功率对电压和频率的调节存在禪合 关系。
[0005] 2014年第3期文献《电力自动化设备》中《低压微电网=相逆变器功率禪合下垂 控制策略》一文，基于通用下垂控制原理，提出了改进型PQ-fU功率禪合下垂控制方法，引入 了比例复数积分（PCI)电压控制技术，但存在复数算法难W实现的问题。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效 改善充电站与其他DG(分布式电源）之间的功率分配，并能灵活有效的控制充电站向微网 交流侧方向放电的基于S0C的光储式充电站准下垂控制方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于S0C的光储式充电站准PR下垂 控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
[000引步骤S1 ;定义光储式充电站的交流逆变器的准PR下垂控制公式为：
[0009]A5 = 5-5"=k,Q
[0010] AU=U-Un=-kP任斗曲〇乃-rkqQ
[0011]
[0014] 其中，A5为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧相角偏移量，5为光储式充 电站中的交流逆变器的交流侧实际相角，5。为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额 定相角，AU为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧电压偏移量，U为光储式充电站中的 交流逆变器的交流侧实际电压，U。为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额定电压，P为 光储式充电站中的交流逆变器的交流侧有功功率，Q为光储式充电站中的交流逆变器的交 流侧无功功率，P。为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额定有功功率，Pmay为光储式 充电站的光伏发电系统在电压下降时允许输出的最大有功功率，Umi。为光储式充电站的光 伏发电系统允许的最小电压幅值，5mJ%光储式充电站的光伏发电系统允许的最大运行相 角，(Ly为光储式充电站的光伏发电系统达到最大允许相角时输出的无功功率；
[0015] 其中，k。为对应无功功率的下垂系数，kp为对应有功功率的下垂系数，Qs。。为光储 式充电站的储能蓄电池的目标剩余电量值，qs。。反映储能单元的电能供应能力，也能间接反 映充电站直流母线向交流侧的供电能力，m为qs。。的幕指数，m的典型值为2，X为光储式充电 站中的交流逆变器的线路等效电抗，R为光储式充电站中的交流逆变器的线路等效电阻；
[0016] 步骤S2 ;定义准PR控制器的传递函数为：
[0017]
[001引其中；km为准PR控制器的比例系数，kr为准PR控制器的积分系数，《。为准PR控 制器的谐振频率，为准控制器的截止频率；
[0019] 步骤S3 ;根据光储式充电站中的交流逆变器的交流侧=相电压、=相电流，计算 光储式充电站中的交流逆变器的交流侧有功功率、无功功率，并将计算结果代入步骤S1 的交流逆变器下垂控制公式，计算出光储式充电站中的交流逆变器的交流侧相角偏移量 AS，及光储式充电站中的交流逆变器的交流侧电压偏移量AU;
[0020] 步骤S4 ;将步骤S3得到的交流侧电压偏移量AU及交流侧相角偏移量AS，经过 一个自PI环节，分别附加到光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额定电压U。及交流侧 额定相角8。上，获得交流逆变器的交流侧S相电压参考信号为：
[0021]
[002引其中，U。为交流逆变器的交流侧A相电压参考信号，Ub为交流逆变器的交流侧B相 电压参考信号，U。为交流逆变器的交流侧C相电压参考信号；
[0023] 步骤S5 ;将步骤S4所获得的交流逆变器的交流侧=相电压参考信号经3s/2s变 换，转换为两相静止坐标系上的a、0分量，即；
[0026] 步骤S6 ;将步骤S5所得的两相静止坐标下的S相电压参考信号与对应分量实际 电压相减，并通过步骤S2定义的准PR控制器的传递函数计算，获得两相静止坐标下的电流 参考信号；
[0027] 步骤S7 ;将步骤S6所获得的两相静止坐标下的电流参考信号与对应分量实际电 流相减，并经过比例P调节器获得输出电压的参考信号，从而实现对交流逆变器的调节控 制。
[002引本发明提供的基于SOC的光储式充电站准PR下垂控制方法，通过基于SOC的改进 型功率禪合下垂控制外环，使系统在孤岛运行时能根据充电站储能系统SOC的变化，改善 充电站与其他DG之间的功率分配；通过基于准PR电压电流双环的下垂控制内环，实现对参 考信号的快速跟踪和无差控制，能有效改善并联分布式电源之间的有功功率分配，并且使 无功功率实现均匀分配，提升光储式充电站储能系统的性能，并实现充电站向微电网交流 侧方向放电的灵活有效控制。
【附图说明】
[0029] 图1是光储式充电站与分布式电源并联运行系统的结构框图；
[0030] 图2是本发明实施例的基于SOC的光储式充电站准PR下垂控制方法的框图；
[0031] 图3是交流逆变器的功率传输示意图；
[0032] 图4是交流逆变器的原理图；
[0033] 图5是S相交流逆变器的电压控制模型图；
[0034] 图6是A相电压输出实际信号与输入参考信号在PI控制下的比较曲线，图6中的 为A相电压输出实际信号，U 为参考信号；
[0035] 图7是A相电压输出实际信号与输入参考信号在准PR控制下的比较曲线，图7中 的U。为A相电压输出实际信号，Uauf为参考信号；
[0036] 图8是本发明实施例的基于SOC的光储式充电站准PR下垂控制方法的仿真效果 图，其中的图8A为交流逆变器输出的有功功率及无功功率的波形图，图8B为公共交流母线 的A相输出电压波形图。
【具体实施方式】
[0037]W下结合【附图说明】对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明 中的顿号均表示和的关系。
[003引如图2所示，本发明实施例所提供的一种基于SOC的光储式充电站准PR下垂控制 方法，其特征在于，具体步骤如下：
[0039] 步骤S1;定义光储式充电站的交流逆变器的准PR下垂控制公式为：
[0040] A5 = 5-Sn=kqQ
[0041 ]AU=U-Un=-kP任斗曲〇乃-rkqQ
[0045] 其中，A5为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧相角偏移量，5为光储式充 电站中的交流逆变器的交流侧实际相角，5。为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额 定相角，AU为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧电压偏移量，U为光储式充电站中的 交流逆变器的交流侧实际电压，U。为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额定电压，P为 光储式充电站中的交流逆变器的交流侧有功功率，Q为光储式充电站中的交流逆变器的交 流侧无功功率，P。为光储式充电站中的交流逆变器的交流侧额定有功功率，Pmay为光储式 充电站的光伏发电系统在电压下降时允许输出的最大有功功率，Umi。为光储式充电站的光 伏发电系统允许的最小电压幅值，5mJ%光储式充电站的光伏发电系统允许的最大运行相 角，(Ly为光储式充电站的光伏发电系统达到最大允许相角时输出的无功功率；
[0046] 其中，k。为对应无功功率的下垂系数，kp为对应有功功率的下垂系数，Qs。。为光储 式充电站的储能蓄电池的目标剩余电量值，qs。。反映储能单元的电能供应能力，也能间接反 映充电站直流母线向交流侧的供电能力，m为qs。。的幕指数，m的典型值为2，X为光储式充电 站中的交流逆变器的线路等效电抗，R为光储式充电站中的交流逆变器的线路等效电阻；
[0047] 光储式充电站的交流逆变器准下垂控制公式的设定原理参见图3,图3为交流 逆变器的功率传输示意图，如图3所示，Z=R+巧为交流逆变器的线路阻抗，UZ5为交流 逆变器的输出电压，5为交流逆变器的功角，EZ0°为交流母线电压，P为交流逆变器的 交流侧有功功率，Q为交流逆变器的交流侧无功功率，则有：
[0050] 通常情况下，交流逆变器的功角5很小，cos5 > 1，则可导出；
[0053]
[0054] 采用分布式控制方式，根据各储能单元的目标剩余电量值，实时调整下垂系数，可 W使目标剩余电量值较大的储能单元提供较多的有功功率，而目标剩余电量值较小的储能 单元提供较少的有功功率，即；
[0化5]
[0化6] 基于储能单元的目标剩余电量值对上式进行改进，即得到光储式充电站的交流逆 变器的准PR下垂控制公式；
[0057]步骤