功率型储能系统在直流微电网运行控制中的关键技术研究

近年来,随着分布式发电技术和电力电子技术的发展,直流接口的电源和负载越来越多。相比于交流微电网,直流微电网可以提高分布式电源和负载接入的效率,因此受到了越来越多的关注和研究。在直流微电网的运行和控制过程中,功率型储能系统起到了重要的支撑和调节作用。针对目前直流微电网控制中存在的问题,本文对功率型储能系统的控制方法进行了系统研究,开展了以下几方面的工作:(1)为了满足功率型储能系统大功率充/放电的控制要求,改善功率型储能系统的输出品质,对多相并联技术进行了研究。分析了多相并联DC-DC变换器中各相电流不平衡的产生原因,在此基础上提出了一种改进的均流控制方法。该方法在传统被动均流控制方法的基础上引入了占空比二次调整环节,可以消除多相DC-DC变换器中各相之间由于寄生电阻的差异所产生的不平衡电流,实现了功率型储能系统中多相并联双向DC-DC变换器的均流控制。(2)为了提高功率型储能系统的动态响应能力和抗干扰能力,对自抗扰控制技术的原理进行了研究,并针对功率型储能系统设计了非线性控制算法。该算法可以明显提高功率型储能系统的动态响应速度和对干扰的抑制能力,使得功率型储能系统可以更好地实现对直流微电网的控制和调节。(3)为了抑制恒功率负载接入后引起的直流微电网母线电压振荡,对直流微电网的稳定性进行了分析,提出了一种基于功率型储能系统的直流微电网母线电压振荡抑制方法。该方法通过在功率型储能系统的控制环节中引入一个虚拟电阻,使得功率型储能系统能够对直流微电网的系统阻尼进行调节,从而抑制系统振荡,提高了系统运行的稳定性。(4)为了降低由于系统功率不平衡引起的直流微电网母线电压的暂态波动,提出了一种基于功率型储能系统的电压波动抑制方法。该方法通过在功率型储能系统的控制环节中引入直流母线电压及其微分信号,使得功率型储能系统在不同工作模式下均能够实现对直流母线上的功率波动进行快速响应和补偿。(5)在实验室中搭建了功率型储能系统控制平台,对以上提出的控制算法和方法的效果进行了实验分析。本文的研究工作有助于提升功率型储能系统的性能,对于改善直流微电网控制效果、提高直流微电网运行稳定性具有重要意义。