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图1 微电网的结构
为了实现电池SOC平衡,文献[5,6]提出一种基于电池管理系统(Battery Management System, BMS)的SOC平衡控制策略,该方案能够实现蓄电池组内部各个蓄电池单元之间SOC平衡,但是这些方案并不适用于DESS。
为了实现DESS的SOC平衡,文献[7-13]提出了功率变换器(Power Converter System, PCS)的方案,这些控制方案主要包括分散式控制、分布式控制和集中控制方案。由于基于下垂控制的分散式控制不需要通信线,能够实现即插即用功能,所以被广泛研究。
文献[7,8]提出一种基于下垂控制的直流微电网DESS的SOC平衡方案,通过改变下垂系数实现SOC平衡,同时能够实现有功功率均分,但是该方案基于P-E下垂控制,不适用于采用P-f下垂控制的交流微电网。
文献[9-11]提出一些基于P-f下垂控制的交流微电网DESS的SOC平衡方案,但SOC平衡过程中会导致严重的频率偏移,需要加入额外的频率恢复方案来恢复频率。此外,这些方案没有考虑充电过程SOC平衡问题。文献[12]利用一种级联H桥电路获得SOC平衡,但是该方案电路复杂,需要集中控制器,增加了系统的成本且控制复杂。
文献[13]提出一种基于分布式控制的SOC平衡方案,利用低带宽通信线来传递各个变量的信息,该方案计算量大且控制复杂,同时,导致频率发生偏移。
本文提出一种分布式下垂控制来实现DESS的SOC平衡。所提方案的优点在于能实现不同容量DESS充、放电过程中的SOC平衡,并且所提方案在SOC平衡中不会出现严重的频率偏移。通过调节SOC的下垂系数可以调节SOC的平衡速度。
图13 实验平台
结论
本文提出一种分布式下垂控制来实现孤岛交流微电网中DESS的SOC平衡。通过将SOC平衡因子以乘法关系加入到传统的下垂控制中,对逆变器输出的有功功率进行调节,可以实现DESS的SOC平衡。
该方案不但实现了DESS充电和放电过程中的SOC平衡,在SOC平衡过程中频率不会发生严重的偏移并且可以保持在规定的范围内,通过调节下垂系数kSOC可以调节SOC的平衡速度。
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