光储一体化微电网主逆变器控制策略研究.docxVIP

中国电工技术学会电力电子学会第十四届学术年会光储一体化微电网主逆变器控制策略研究徐怡，陈新，陈杰，谢维南京航空航天大学 江苏省新能源发电与电能变换重点实验室 南京 210016Email： HYPERLINK mailto:xu_yi_123@163.com xu_yi_123@163.com摘要：以太阳能作为微电源，并集成储能功能的微电网通常需要光伏逆变器与储能逆变器两个接口，其中储能逆变器作为系统的主逆变器。本文针对小功率的应用场合，将光伏逆变器与储能逆变器相结合，仅使用一台两级式逆变器实现光伏组 件与储能设备的协同管理。在该新型微电网结构基础上应用了光伏储能一体化的控制方案，实现系统在孤岛与并网模态下稳 定工作及平滑切换。同时结合蓄电池的模型对系统主逆变器进行分模态建模分析。并搭建了光储一体化系统仿真模型，验证 了系统控制方案的可行性。关键词：微电网，光储一体化控制，多模态运行切换，蓄电池充放电管理1．引言微电网是由微电源、负荷 中国电工技术学会电力电子学会第十四届学术年会 光储一体化微电网主逆变器控制策略研究 徐怡，陈新，陈杰，谢维 南京航空航天大学 江苏省新能源发电与电能变换重点实验室 南京 210016 Email： HYPERLINK mailto:xu_yi_123@163.com xu_yi_123@163.com 摘要：以太阳能作为微电源，并集成储能功能的微电网通常需要光伏逆变器与储能逆变器两个接口，其中储能逆变器作 为系统的主逆变器。本文针对小功率的应用场合，将光伏逆变器与储能逆变器相结合，仅使用一台两级式逆变器实现光伏组 件与储能设备的协同管理。在该新型微电网结构基础上应用了光伏储能一体化的控制方案，实现系统在孤岛与并网模态下稳 定工作及平滑切换。同时结合蓄电池的模型对系统主逆变器进行分模态建模分析。并搭建了光储一体化系统仿真模型，验证 了系统控制方案的可行性。 关键词：微电网，光储一体化控制，多模态运行切换，蓄电池充放电管理 1．引言 微电网是由微电源、负荷、储能设备和控制装置 等组合起来形成的一个单一可控单元[1-2]。太阳能作为 可再生的清洁能源推进了光伏微电网系统的研究[3]。 传统微电网结构中光伏组件与储能设备都有独立 变换器作为接口将其接入微电网中。文献[4]给出了交 直流混合微电网的常用结构。光伏组件与蓄电池分别 通过 boost 变换器与双向变换器连接到直流母线上， 直流与交流母线通过主变换器相连。系统孤岛运行时， 根据系统内功率匹配情况，决定蓄电池变换器与 boost 变换器的工作状态。蓄电池可工作于充电、放电或者 不工作状态；光伏变换器可工作于 MPPT 或非 MPPT 状态。并网运行时，主逆变器实行 PQ 控制策略，光 伏变换器工作于 MPPT 模式以获取最大功率，此时系 统由大电网平衡功率。 文献[5]介绍了西安世园会风光储微电网系统，该 系统实现了光伏阵列与蓄电池组通过同一个直流变换 器接入微电网系统中，而 DC/AC 变换器实现孤岛 V/f 与并网 PQ 控制。 微电网系统中储能设备是不可或缺的，蓄电池常 2．光储一体化微电网系统 光储一体化微电网系统结构如图 1 所示，系统由 光伏组件、储能设备、两级式主逆变器、负载与电网 组成。光伏组件通过前级 boost 连接于直流母线上，实 现 MPPT 功能。储能设备连接于直流母线上，实现系 统能量的补给与存储。后级全桥逆变连接直流母线与 交流母线。直流负载可连接于直流母线上，本地交流 负载连接于交流母线上。系统可工作于孤岛模态，也 可通过 PCC 连接电网。 光储一体化微电网具体硬件结构图如图 2 所示。 两级式变换器使用 LC 滤波器，变换器输出侧接有 Dyn1 型变压器。系统控制芯片通过 boost 输入电压与 输入电流的采样值实现 MPPT 控制功能，给出前级 boost 驱动信号；同时通过直流母线电压与蓄电池电流 以及全桥逆变输出电压与电感电流的采样值，采用光 储一体化的控制方案产生 boost 与逆变器的驱动，实现 主逆变器的运行策略。 本地负载1 本地负载2 储能设备 本地负载3 光 伏 组 件 前级 后级 变器的控制方案，并建立了逆变器模型，给出了蓄电 池二段式充电管理方法。文献[7]提出了蓄电池的动态 模型。 本文针对小功率应用场合，将微电网系统中的光 伏变换器与储能变换器结合，给出光储一体化控制方 案。在多模态下分别对逆变器进行建模分析。搭建仿 真模型与实验样机，对控制策略进行仿真与实验验证。 Boost DC/DC 全桥逆变 DC/AC 电 网 PCC 两级式主逆变器 图 1 光储一体化微电网系统结构图 u i in in i ,i ,i u,u,u u,u,u L , L , L a