一種直流源協(xié)調(diào)控制器及其控制直流變換器并聯(lián)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流源協(xié)調(diào)控制器，包括信息采集模塊、功率計(jì)算模塊、控制參數(shù)設(shè)置模塊和協(xié)調(diào)控制模塊；信息采集模塊分別與功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊通信連接，功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊均與協(xié)調(diào)控制模塊通信連接，信息采集模塊和協(xié)調(diào)控制模塊均外接各直流源；也公開了該直流源協(xié)調(diào)控制器控制直流變換器并聯(lián)的方法；本發(fā)明的直流源協(xié)調(diào)控制器通過采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)、限制參數(shù)、實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，獲得實(shí)時功率，設(shè)定邊界值，根據(jù)實(shí)時功率和邊界值調(diào)整各電流源的功率分配；通過該直流源協(xié)調(diào)控制器能夠控制各直流變換器的下垂控制系數(shù)，控制各直流變換器的功率分配。
【專利說明】一種直流源協(xié)調(diào)控制器及其控制直流變換器并聯(lián)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流源協(xié)調(diào)控制器及其控制直流變換器并聯(lián)的方法，屬于直流變換器控制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，雙向直流變換器在分布式微網(wǎng)的儲能系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。通常分布式微網(wǎng)通常接入分布式光伏、風(fēng)機(jī)等新能源發(fā)電設(shè)備，要求儲能系統(tǒng)具備并、離網(wǎng)雙模式運(yùn)行功會K。
[0003]應(yīng)用在儲能系統(tǒng)的大功率雙向直流變換器要求具有較高的動態(tài)性能。目前對雙向直流變換器的研宄主要集中多對臺直流變換器的并聯(lián)控制技術(shù)，主要研宄如何實(shí)現(xiàn)功率均分問題上，對于不同分配原則及其實(shí)現(xiàn)方法研宄還是較少。
[0004]多個直流變換器的協(xié)調(diào)控制技術(shù)是當(dāng)前的研宄熱點(diǎn)，許多學(xué)者提出多種控制方法，多各有優(yōu)缺點(diǎn)，在工程實(shí)踐過程均存在一些技術(shù)障礙。目前，多個直流變換器并聯(lián)的電源系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)均流控制常用的技術(shù)有:輸出阻抗法、主從設(shè)置法、平均電流均流法最大電流均流法等。
[0005]直流變換器主要控制方法主要分為電流源控制模式和電壓源控制模式；電流電源控制模式的工作條件是直流變換器一端為直流電壓源，一端為負(fù)荷或者直流電壓電源，可以實(shí)現(xiàn)為負(fù)荷輸出恒定電流或者2個電壓源之間恒定電流雙向流動；電壓源控制模式的工作條件是一端為直流電壓源，控制另一端直流電壓。
[0006]主流的直流變換器并聯(lián)技術(shù)為下垂控制模式，下垂控制主要優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)多直流變換器并聯(lián)控制以及系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)，多臺直流變換器之間無需通信連接，便于系統(tǒng)拓展，一臺直流變換器投入或者切除不影響整個系統(tǒng)穩(wěn)定性，缺點(diǎn)不能控制多臺直流變換器之間合理功率分配。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直流源協(xié)調(diào)控制器及其控制直流變換器并聯(lián)的方法，實(shí)現(xiàn)了一種協(xié)調(diào)控制多個直流源的裝置，通過該裝置解決了下垂控制模式下多臺直流變換器之間合理功率分配的問題。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種直流源協(xié)調(diào)控制器，包括信息采集模塊、功率計(jì)算模塊、控制參數(shù)設(shè)置模塊和協(xié)調(diào)控制模塊；所述信息采集模塊分別與功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊通信連接，所述功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊均與協(xié)調(diào)控制模塊通信連接，所述信息采集模塊和協(xié)調(diào)控制模塊均外接各直流源；所述信息采集模塊用以采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，實(shí)時采集各直流源的輸出電流和輸出電壓；所述功率計(jì)算模塊接收信息采集模塊發(fā)送的各直流源的容量、實(shí)時采集的輸出電流和實(shí)時采集的輸出電壓，并對實(shí)時采集的輸出電流和輸出電壓進(jìn)行濾波，計(jì)算各直流源的功率；將各直流源的實(shí)時功率發(fā)送給協(xié)調(diào)控制模塊；所述控制參數(shù)設(shè)置模塊接收信息采集模塊發(fā)送的各直流源的保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，并根據(jù)保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)設(shè)定各直流源功率分配過程的邊界值，所述邊界值為所有直流源平穩(wěn)時各直流源的功率值；將邊界值發(fā)送給協(xié)調(diào)控制模塊；所述協(xié)調(diào)控制模塊根據(jù)實(shí)時功率和邊界值，調(diào)整各直流源的功率分配。
[0010]一種直流源協(xié)調(diào)控制器控制直流變換器并聯(lián)的方法，包括以下步驟，
[0011]步驟一，將并聯(lián)的η臺直流變換器與直流源協(xié)調(diào)控制器連接；
[0012]步驟二，直流源協(xié)調(diào)控制器采集各直流變換器的容量、保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，實(shí)時采集各直流源的輸出電流和輸出電壓；
[0013]步驟三，直流源協(xié)調(diào)控制器根據(jù)各直流變換器的保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，設(shè)定各直流變換器在功率分配過程中的邊界值；
[0014]步驟四，直流源協(xié)調(diào)控制器根據(jù)實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，計(jì)算每臺直流變換器的實(shí)時功率；
[0015]步驟五，直流源協(xié)調(diào)控制器通過控制每臺直流變換器的下垂控制系數(shù)，控制各個直流變換器的功率分配。
[0016]各直流變換器的下垂控制系數(shù)kn，
[0017]kn= (U 0-Pn/idcn)/idcn
[0018]其中，kn為第η臺直流變換器的下垂控制系數(shù)，U。為空載時，直流側(cè)電壓指令值，所述U。是并聯(lián)的直流變換器決定的，是個定值，i dm為第η臺直流變換器的輸出電流，P ?為第η臺直流變換器的實(shí)時功率。
[0019]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本發(fā)明的直流源協(xié)調(diào)控制器通過采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)、限制參數(shù)、實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，獲得實(shí)時功率，設(shè)定邊界值，根據(jù)實(shí)時功率和邊界值調(diào)整各電流源的功率分配；通過該直流源協(xié)調(diào)控制器能夠控制各直流變換器的下垂控制系數(shù)，控制各直流變換器的功率分配。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為直流源協(xié)調(diào)控制器結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2多臺直變換器并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0022]圖3相同下垂特性曲線斜率。
[0023]圖4不同下垂特性曲線斜率。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]如圖1所示，一種直流源協(xié)調(diào)控制器，包括信息采集模塊、功率計(jì)算模塊、控制參數(shù)設(shè)置模塊和協(xié)調(diào)控制模塊。
[0026]信息采集模塊用以采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，實(shí)時采集各直流源的輸出電流和輸出電壓。
[0027]功率計(jì)算模塊接收信息采集模塊發(fā)送的各直流源的容量、實(shí)時采集的輸出電流和實(shí)時采集的輸出電壓，并對實(shí)時采集的輸出電流和輸出電壓進(jìn)行濾波，計(jì)算各直流源的功率；將各直流源的實(shí)時功率發(fā)送給協(xié)調(diào)控制模塊。
[0028]控制參數(shù)設(shè)置模塊接收信息采集模塊發(fā)送的各直流源的保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，并根據(jù)保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)設(shè)定各直流源功率分配過程的邊界值，所述邊界值為所有直流源平穩(wěn)時各直流源的功率值；將邊界值發(fā)送給協(xié)調(diào)控制模塊。
[0029]協(xié)調(diào)控制模塊根據(jù)實(shí)時功率和邊界值，調(diào)整各直流源的功率分配。即實(shí)時功率大于邊界值，則降低實(shí)時功率，小于邊界值，則增大實(shí)時功率，其實(shí)時功率的調(diào)整方式由電流源本身決定的，不同的電流源調(diào)整方式也不同。
[0030]信息采集模塊分別與功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊通信連接，功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊均與協(xié)調(diào)控制模塊通信連接，信息采集模塊和協(xié)調(diào)控制模塊均外接各直流源。
[0031]直流源協(xié)調(diào)控制器通過采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)、限制參數(shù)、實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，獲得實(shí)時功率，設(shè)定邊界值，根據(jù)實(shí)時功率和邊界值調(diào)整各電流源的功率分配。
[0032]這里設(shè)定兩臺直流變換器并聯(lián)(DC/DC1和DC/DC2)，當(dāng)下垂曲線斜率相同時，如圖3所示，假設(shè)DC/DC1運(yùn)行在功率點(diǎn)Pl處時DC/DC2投入使用，則DC/DC1回路放電電流降低輸出電壓減小(外特性軌跡Pl — P2)，DC/DC2放電電流增大輸出電壓增高(外特性軌跡PO — P2)，當(dāng)二者運(yùn)行至P2點(diǎn)時系統(tǒng)保持穩(wěn)定DC/DC1、DC/DC2輸出電壓相同，電流相同，功率實(shí)現(xiàn)均分。當(dāng)下垂曲線斜率不同時，SDCl為DC/DC1設(shè)置的下垂曲線，SDC2為DC/DC2設(shè)置的下垂曲線；如圖4所示，假設(shè)DC/DC1運(yùn)行于Pl點(diǎn)時DC/DC2投入運(yùn)行，DC/DC1沿曲線SDCl由Pl — P2運(yùn)行電壓降低，DC/DC2沿曲線SDC2由PO — P3運(yùn)行電壓增大，當(dāng)兩臺直流變換器輸出相同后系統(tǒng)穩(wěn)定，輸出電壓U23。
[0033]以兩類曲線說明，設(shè)定相同的下垂曲線可以實(shí)現(xiàn)多臺直流變換器按照功率均分原則進(jìn)行運(yùn)行，設(shè)定不同的下垂曲線可以實(shí)現(xiàn)多臺并聯(lián)直流變換器按照功率不均分原則運(yùn)行，因此只要控制各下垂曲線的斜率，即下垂控制系數(shù)，即可控制功率的分配。
[0034]根據(jù)直流源協(xié)調(diào)控制器的功能特點(diǎn)，可以通過其控制多臺直流變換器并聯(lián)。具體方法步驟如下:
[0035]步驟一，將并聯(lián)的η臺直流變換器與直流源協(xié)調(diào)控制器連接。
[0036]步驟二，直流源協(xié)調(diào)控制器采集各直流變換器的容量、保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，實(shí)時采集各直流源的輸出電流和輸出電壓。
[0037]步驟三，直流源協(xié)調(diào)控制器根據(jù)各直流變換器的保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，設(shè)定各直流變換器在功率分配過程中的邊界值。
[0038]步驟四，直流源協(xié)調(diào)控制器根據(jù)實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，計(jì)算每臺直流變換器的實(shí)時功率。
[0039]步驟五，直流源協(xié)調(diào)控制器通過控制每臺直流變換器的下垂控制系數(shù)，控制各個直流變換器的功率分配。
[0040]計(jì)算各直流變換器的下垂控制系數(shù)kn，推導(dǎo)如下:
[0041]根據(jù)各直流變換器的下垂曲線可得公式1，
[0042]Udref= U 0-knXidcn (I)
[0043]其中，Udref實(shí)時輸出電壓，U。為空載時，直流側(cè)電壓指令值，所述U。是并聯(lián)的直流變換器決定的，是個定值，kn為第η個直流變換器的下垂控制系數(shù)，i dm為第η個直流變換器的輸出側(cè)電流。
[0044]η臺直流變換器并聯(lián)運(yùn)行，總輸出側(cè)電流id。為，
[0045]idc= i dcl+idc2+idc3....+idcn ⑵
[0046]穩(wěn)定后總功率P為，
[0047]P = udcX idc= u dc(idcl+idc2+idc3....+idJ
[0048]= Pi+P2***+Pn (3)
[0049]其中，ud。為穩(wěn)定后的電壓；p n為第η個直流變換器的功率。
[0050]在穩(wěn)定時Utof與u d。相等，由式⑴和⑶可的第η個直流變換器的下垂控制系數(shù)
kn0
[0051]kn= (U 0-Pn/idcn)/idcn ⑷
[0052]本發(fā)明的直流源協(xié)調(diào)控制器通過采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)、限制參數(shù)、實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，獲得實(shí)時功率，設(shè)定邊界值，根據(jù)實(shí)時功率和邊界值調(diào)整各電流源的功率分配；通過該直流源協(xié)調(diào)控制器能夠控制各直流變換器的下垂控制系數(shù)，控制各直流變換器的功率分配。
[0053]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直流源協(xié)調(diào)控制器，其特征在于:包括信息采集模塊、功率計(jì)算模塊、控制參數(shù)設(shè)置模塊和協(xié)調(diào)控制模塊；所述信息采集模塊分別與功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊通信連接，所述功率計(jì)算模塊和控制參數(shù)設(shè)置模塊均與協(xié)調(diào)控制模塊通信連接，所述信息采集模塊和協(xié)調(diào)控制模塊均外接各直流源； 所述信息采集模塊用以采集各直流源的容量、保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，實(shí)時采集各直流源的輸出電流和輸出電壓； 所述功率計(jì)算模塊接收信息采集模塊發(fā)送的各直流源的容量、實(shí)時采集的輸出電流和實(shí)時采集的輸出電壓，并對實(shí)時采集的輸出電流和輸出電壓進(jìn)行濾波，計(jì)算各直流源的功率；將各直流源的實(shí)時功率發(fā)送給協(xié)調(diào)控制模塊； 所述控制參數(shù)設(shè)置模塊接收信息采集模塊發(fā)送的各直流源的保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，并根據(jù)保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)設(shè)定各直流源功率分配過程的邊界值，所述邊界值為所有直流源平穩(wěn)時各直流源的功率值；將邊界值發(fā)送給協(xié)調(diào)控制模塊； 所述協(xié)調(diào)控制模塊根據(jù)實(shí)時功率和邊界值，調(diào)整各直流源的功率分配。
2.基于權(quán)利要求1所述的一種直流源協(xié)調(diào)控制器控制直流變換器并聯(lián)的方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟一，將并聯(lián)的η臺直流變換器與直流源協(xié)調(diào)控制器連接； 步驟二，直流源協(xié)調(diào)控制器采集各直流變換器的容量、保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，實(shí)時采集各直流源的輸出電流和輸出電壓； 步驟三，直流源協(xié)調(diào)控制器根據(jù)各直流變換器的保護(hù)參數(shù)和限制參數(shù)，設(shè)定各直流變換器在功率分配過程中的邊界值； 步驟四，直流源協(xié)調(diào)控制器根據(jù)實(shí)時輸出電流和實(shí)時輸出電壓，計(jì)算每臺直流變換器的實(shí)時功率； 步驟五，直流源協(xié)調(diào)控制器通過控制每臺直流變換器的下垂控制系數(shù)，控制各個直流變換器的功率分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直流源協(xié)調(diào)控制器控制直流變換器并聯(lián)的方法，其特征在于:各直流變換器的下垂控制系數(shù)kn，
kn= (U O-Pn/ idcn) / idcn 其中，kn為第η臺直流變換器的下垂控制系數(shù)，U。為空載時，直流側(cè)電壓指令值，所述U。是并聯(lián)的直流變換器決定的，是個定值，idm為第η臺直流變換器的輸出電流，Ρη為第η臺直流變換器的實(shí)時功率。
【文檔編號】H02J1/10GK104518509SQ201410697482
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 袁曉冬, 李官軍, 呂振華, 柳丹, 蔡冬陽, 陶以彬, 胡金杭, 周晨, 余豪杰, 馮鑫振, 曹遠(yuǎn)志, 劉歡, 楊波, 赫衛(wèi)國, 鄢盛馳 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 中國電力科學(xué)研究院