一種改進(jìn)下垂控制的直流微電網(wǎng)多儲(chǔ)能運(yùn)行方法

王超，曹煒，張旭航，2，邱春風(fēng)，陳衛(wèi)，李蕓

（1.上海電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，上海 200090；2.國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200120）

化石燃料等傳統(tǒng)能源的日漸枯竭推動(dòng)著以光能、風(fēng)能為代表的可再生能源的發(fā)展，但由于其間歇性、不確定性的特點(diǎn)，可再生能源的有效利用受到了極大的限制[1]。因此微電網(wǎng)作為一種有效的解決方案而備受矚目。為了保證微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，需要在微電網(wǎng)中加入儲(chǔ)能裝置，利用其削峰填谷的特性對(duì)分布式能源的不穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)充[2]。

微電網(wǎng)可分為交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)和混合交直流微電網(wǎng)，其中直流微電網(wǎng)因?yàn)橛兄刂坪唵巍p少了功率轉(zhuǎn)換級(jí)和不需要考慮無功補(bǔ)償?shù)葐栴}的優(yōu)點(diǎn)而快速發(fā)展[3-4]。直流微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行模式，本文研究的主要是在孤島模式下的直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行問題[5-6]。在孤島模式下，由于直流微電網(wǎng)中分布式電源的隨機(jī)性和波動(dòng)性，無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以需要在系統(tǒng)中加入儲(chǔ)能系統(tǒng)，在平抑波動(dòng)的同時(shí)，維持母線電壓的穩(wěn)定性[7-8]。同時(shí)為了防止因儲(chǔ)能單元故障而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的情況，通常采用多個(gè)小儲(chǔ)能單元并聯(lián)接入系統(tǒng)[9]。

為了防止分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)過度充放電的同時(shí)，兼顧在受到干擾的情況下公共直流母線的穩(wěn)定，儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)（state of charge，SOC）的控制策略是重中之重[10-11]。在直流微電網(wǎng)中，應(yīng)用下垂控制作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略比較常見，然而，傳統(tǒng)的下垂控制由于其下垂系數(shù)為常數(shù)，難以保證儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC均衡[12]。為了克服系統(tǒng)中SOC的均衡分配問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了一些改進(jìn)方法。文獻(xiàn)[13]提出了一種以SOC的指數(shù)函數(shù)來自適應(yīng)調(diào)節(jié)各儲(chǔ)能單元下垂系數(shù)的改進(jìn)下垂控制方法，從而保證SOC的均衡。但是在儲(chǔ)能單元SOC差距較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，造成功率不必要的功率損失。文獻(xiàn)[14]通過在功率下垂控制中引入功率標(biāo)幺值和均衡式電壓偏移量保證了功率的精確分配，但是文中用直流恒壓源來代替光伏單元和儲(chǔ)能單元的做法并不具備現(xiàn)實(shí)意義，所得結(jié)論有待驗(yàn)證。

基于上述分析，本文針對(duì)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定以及各儲(chǔ)能單元間的SOC均衡控制，提出了一種基于荷電狀態(tài)的改進(jìn)功率下垂控制的直流微電網(wǎng)分級(jí)運(yùn)行控制方法。首先，根據(jù)當(dāng)前儲(chǔ)能單元SOC的大小、光伏單元發(fā)電功率以及直流負(fù)載將系統(tǒng)劃分為三種控制模式，分別是恒功率模式，恒壓模式1和恒壓模式2。各儲(chǔ)能單元通過低速通信網(wǎng)絡(luò)收集各個(gè)單元的實(shí)時(shí)SOC并計(jì)算實(shí)時(shí)的平均SOC，各個(gè)單元通過與平均SOC相比較，調(diào)節(jié)各自儲(chǔ)能單元能量的吸收與釋放，最終達(dá)到各個(gè)儲(chǔ)能單元SOC均衡的目的。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并且在RTDS搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)所提控制策略的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行模式

1.1 直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

本文所研究的自治直流微電網(wǎng)主要包含以下三個(gè)主要的模塊，即光伏單元、儲(chǔ)能單元、直流負(fù)載。儲(chǔ)能單元通過雙向DC-DC變換器與公共直流母線相連接，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)；光伏單元和直流負(fù)載都是通過單向DC-DC變換器與直流母線相連，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of DC microgrid

由于光伏出力和直流負(fù)荷的波動(dòng)都是無法預(yù)測的，所以需要在直流微網(wǎng)系統(tǒng)中加入儲(chǔ)能單元來調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率的平衡，穩(wěn)定直流母線電壓，同時(shí)為了防止因?yàn)槟骋粌?chǔ)能單元故障而導(dǎo)致整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰，本文采用多組小容量的儲(chǔ)能單元組成整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，因此各個(gè)小儲(chǔ)能單元間SOC的均衡分配也顯得尤為重要。故本文所探討的直流微網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)為基于母線電壓的穩(wěn)定和各個(gè)儲(chǔ)能單元間SOC的均衡分配。

1.2 直流微電網(wǎng)運(yùn)行模式

本文根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)將直流微網(wǎng)系統(tǒng)分為以下三種運(yùn)行模式。

恒功率模式：儲(chǔ)能單元的SOC的工作范圍為20%～90%時(shí)，光伏單元運(yùn)行在最大功率點(diǎn)跟蹤（maximum power point tracking，MPPT）控制模式，儲(chǔ)能單元運(yùn)行于下垂控制模式，公共直流母線電壓的穩(wěn)定通過儲(chǔ)能單元的充放電來調(diào)節(jié)。此階段儲(chǔ)能單元的充放電為本文主要的研究的階段，即

式中：Pes為儲(chǔ)能單元輸出功率；Ppv為光伏單元發(fā)出的功率；Pload為負(fù)載功率。

恒壓模式1：儲(chǔ)能單元SOC的工作范圍大于90%時(shí)，儲(chǔ)能單元處于充電閉鎖狀態(tài)。此時(shí)若光伏單元發(fā)電量較大，則會(huì)出現(xiàn)有功功率過剩的情況，系統(tǒng)功率供過于求，為維持公共直流母線的穩(wěn)定以及延長儲(chǔ)能單元的使用壽命，更改光伏單元的MPPT模式為下垂控制模式。在外界光照和環(huán)境溫度降低或者負(fù)載增加時(shí)，儲(chǔ)能單元由充電模式轉(zhuǎn)換為放電模式，當(dāng)儲(chǔ)能單元的SOC降低至20%～90%時(shí)，光伏單元由恒壓模式1切換到恒功率模式，系統(tǒng)里的能量的流動(dòng)與恒功率模式相同。

恒壓模式2：儲(chǔ)能單元的SOC工作范圍低于20%，外界環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度不足或者系統(tǒng)所帶負(fù)荷過大時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)中光伏單元發(fā)電功率供不應(yīng)求，儲(chǔ)能單元由于自身SOC過低，處于放電閉鎖狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致公共直流母線電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，為了確保一級(jí)負(fù)荷的不間斷供電，適當(dāng)切除系統(tǒng)中的一些不重要負(fù)荷，確保公共直流母線電壓的穩(wěn)定。相應(yīng)的當(dāng)外界光照強(qiáng)度增加或系統(tǒng)負(fù)荷減少時(shí)，儲(chǔ)能單元進(jìn)入充電狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)由恒壓模式2轉(zhuǎn)入到恒功率模式，此時(shí)系統(tǒng)的能量流動(dòng)與恒功率模式相同。

綜上所述，為了防止儲(chǔ)能單元的過度充放，在儲(chǔ)能單元SOC低于20%或高于90%時(shí)，儲(chǔ)能單元會(huì)選擇進(jìn)入放電閉鎖狀態(tài)或充電閉鎖狀態(tài)，即儲(chǔ)能單元不再放電或充電，此時(shí)為了穩(wěn)定直流母線電壓，系統(tǒng)會(huì)選擇切換工作模式或切除一些不重要的負(fù)荷。

2 直流微電網(wǎng)系統(tǒng)控制策略

2.1 光伏單元控制策略

光伏單元采用兩種控制模式，分別是MPPT模式和下垂控制模式，圖2為光伏單元控制策略框圖。

圖2 光伏單元控制框圖Fig.2 The block diagram of photovoltaic unit control strategy

根據(jù)圖2，光伏單元會(huì)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)選擇合適的工作模式，當(dāng)光伏單元工作于MPPT模式時(shí)，會(huì)通過采集輸出端電壓和電流值進(jìn)行最大功率點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的追蹤。當(dāng)光伏單元運(yùn)行于下垂模式時(shí)，通過設(shè)置下垂系數(shù)得到合適的出口電壓參考值，然后通過電壓電流雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定母線電壓的目的。

2.1.1 光伏單元的MPPT控制方法

太陽能光伏電池作為孤島系統(tǒng)的唯一能量來源，有效地利用光伏電池陣列的輸出功率對(duì)直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。為了最大程度地利用光伏單元的輸出功率，采用MPPT控制。本文采用的MPPT控制算法為電導(dǎo)增量法，電導(dǎo)增量法為基于擾動(dòng)觀察法修正的一種改進(jìn)方法，與擾動(dòng)觀察法相比，在原理上電導(dǎo)增量法克服了判斷誤差的不足，具有更高的精度和響應(yīng)速度。

2.1.2 光伏單元的下垂控制方法

光伏單元的下垂特性可以表示為

2.2 儲(chǔ)能單元控制策略

儲(chǔ)能單元采用改進(jìn)的功率下垂控制，綜合考慮系統(tǒng)中所有儲(chǔ)能單元SOC的大小來調(diào)整各自的下垂系數(shù)，從而達(dá)到各儲(chǔ)能單元SOC均衡分配的目的。直流微電網(wǎng)傳統(tǒng)下垂控制可表示為

第i個(gè)儲(chǔ)能單元的下垂系數(shù)Resi的值由其蓄電池的額定功率Pri和直流母線電壓最大允許偏移量ΔVmax決定，即

由于儲(chǔ)能單元的出口電壓參考值滿足：

結(jié)合式（5）～式（7），有：

由式（8）可知：各儲(chǔ)能單元的實(shí)際功率按照其蓄電池的額定功率成比例進(jìn)行分配。但在此傳統(tǒng)的功率控制下，無法解決儲(chǔ)能單元過度充放電的問題，為了解決此問題，本文提出了一種根據(jù)蓄電池荷電狀態(tài)調(diào)整下垂系數(shù)的方法：

對(duì)于第i個(gè)儲(chǔ)能單元，當(dāng)Pi＞0時(shí)：

當(dāng)Pi＜0時(shí)：

由式（11）、式（12）可知，當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)，SOC大的儲(chǔ)能單元多放電，SOC小的儲(chǔ)能單元少放電；當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，DOD大的儲(chǔ)能單元多充電，DOD小的儲(chǔ)能單元少充電，最終達(dá)到儲(chǔ)能單元SOC均衡分配的目的，防止了某個(gè)儲(chǔ)能單元過度充放電情況的發(fā)生。

由上述分析可知，在各儲(chǔ)能單元的荷電狀態(tài)不一致的情況下，各儲(chǔ)能單元的下垂系數(shù)一直處于動(dòng)態(tài)變化之中，各自的實(shí)際功率不再按照其蓄電池的額定功率進(jìn)行分配，為了保證各個(gè)單元功率的合理分配，引入虛擬額定功率的概念，其定義如下：

式中：Pvir為第i個(gè)儲(chǔ)能單元的虛擬額定功率。

健全高校校園文化建設(shè)制度，保障良好的校園生態(tài)文明。即要制定實(shí)施有關(guān)生態(tài)文明建設(shè)的規(guī)章制度,完善生態(tài)評(píng)價(jià)制度，把生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展理念融入到高校校園文化制度建設(shè)中去，充分體現(xiàn)有關(guān)節(jié)約資源、愛護(hù)環(huán)境的理念與要求。通過制度規(guī)范管理，監(jiān)督和約束全體師生的行為，把校園生態(tài)環(huán)境保護(hù)落到實(shí)處。比如結(jié)合學(xué)校實(shí)際，制定《校園綠色行為準(zhǔn)則》《節(jié)能節(jié)電管理辦法》等，且利用獎(jiǎng)懲機(jī)制保障制度得以順利實(shí)施。

結(jié)合式（7）、式（9）、式（13），可得：

所以，在改進(jìn)后的下垂控制中，儲(chǔ)能單元SOC不一致時(shí)，其實(shí)際輸出功率按照各自儲(chǔ)能單元的實(shí)時(shí)下垂系數(shù)的反比進(jìn)行分配，虛擬額定功率的下垂曲線如圖3所示。

根據(jù)圖3，當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)時(shí)，SOC低的儲(chǔ)能單元下垂系數(shù)會(huì)更小，獲得較多的能量；SOC高的儲(chǔ)能單元下垂系數(shù)會(huì)更大，獲得較少的能量。當(dāng)處于放電狀態(tài)時(shí)，SOC低的儲(chǔ)能單元下垂系數(shù)會(huì)更大，釋放較多的能量；SOC高的儲(chǔ)能單元下垂系數(shù)會(huì)更小，釋放較少的能量；最終達(dá)到各儲(chǔ)能單元SOC均衡的目的。

2.3 電壓偏移補(bǔ)償器

為了防止由于虛擬阻抗而引起的母線電壓偏移量過大從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，引入直流母線電壓偏移補(bǔ)償量，定義如下：

圖3 虛擬額定功率下垂曲線Fig.3 Sagging curves of virtual rated power

式中：ΔVri為第i個(gè)儲(chǔ)能單元所需的電壓補(bǔ)償量；Vesi為第i個(gè)儲(chǔ)能單元的實(shí)際出口電壓。

最終，直流母線出口電壓的參考值表達(dá)式為

式中：Pesi為第i個(gè)儲(chǔ)能單元的實(shí)際出口功率。

綜上，儲(chǔ)能單元的控制策略框圖如圖4所示。

圖4 儲(chǔ)能單元控制策略框圖Fig.4 The block diagram of energy storage unit control strategy

由圖4可知，儲(chǔ)能單元的控制策略分為三個(gè)部分，分別是電壓電流雙閉環(huán)控制，儲(chǔ)能單元荷電狀態(tài)均衡控制和電壓偏移補(bǔ)償器。通過三者之間的協(xié)調(diào)配合以及根據(jù)儲(chǔ)能單元SOC和系統(tǒng)負(fù)荷狀態(tài)調(diào)節(jié)光伏出力，共同維持直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 仿真分析

為了驗(yàn)證本文所提理論的正確性，采用圖1所示的直流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)在Simulink中搭建仿真模型。

各個(gè)單元的參數(shù)設(shè)置如下所示：直流母線標(biāo)準(zhǔn)電壓Vnom=400 V；直流母線最高允許電壓Vmax=420 V；直流母線最低允許電壓Vmin=380 V；光伏單元最大出力Ppvmax=3 kW，恒功率負(fù)載CPL 1.5 kW，2 kW，4 kW，6 kW；儲(chǔ)能單元SOC上限90%，儲(chǔ)能單元SOC下限20%；儲(chǔ)能單元1額定容量1.5 A·h，儲(chǔ)能單元2額定容量 1.5 A·h。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)模式下動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)證

為了驗(yàn)證在標(biāo)準(zhǔn)模式下本文所提控制方法的正確性，整個(gè)仿真時(shí)長為9 s，設(shè)置光伏單元出力為3 kW，兩個(gè)儲(chǔ)能單元初始的SOC分別為50%，51%，下垂系數(shù)的初值都為0.005。0～3 s時(shí)，負(fù)載為2 kW，3～6 s時(shí)，負(fù)載為 4 kW，6～9 s時(shí)，負(fù)載為6 kW。仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)模式下仿真曲線Fig.5 Simulation curves in standard mode

由圖5a、圖5b可知，在整個(gè)仿真過程中，公共直流母線電壓可以保持很好的穩(wěn)定。在0～3 s時(shí)，光伏出力在滿足負(fù)載的需求之余，剩余能量由儲(chǔ)能單元1，2吸收，此時(shí)儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，由于控制策略的調(diào)節(jié)，SOC低的儲(chǔ)能單元1會(huì)吸收更多的能量，SOC高的儲(chǔ)能單元2會(huì)吸收較少的能量。在3～6 s時(shí)，由于負(fù)載的上升，光伏單元無法滿足需求，此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，同樣是由于控制策略的調(diào)節(jié)，SOC低的儲(chǔ)能單元1會(huì)釋放較少的能量，SOC高的儲(chǔ)能單元2會(huì)釋放較多的能量。在6～9 s時(shí)，負(fù)載進(jìn)一步變大，系統(tǒng)運(yùn)行狀況與之前類似，此處不多做贅述?？傊?，由于本文所提控制策略的調(diào)節(jié)，在仿真結(jié)束時(shí)，兩儲(chǔ)能單元的SOC已經(jīng)十分接近，證明所提控制策略的有效性。

由圖5c、圖5d可知，在0～3 s時(shí)，儲(chǔ)能單元1與儲(chǔ)能單元2的下垂系數(shù)的比值大約為0.003 5/0.006，即1/1.71，它們的輸出功率的比值大約為656.52/350.95，即1.87/1，二者大致成反比分配；在3～6 s時(shí)，儲(chǔ)能單元1與儲(chǔ)能單元2的下垂系數(shù)的比值大約為0.006/0.004，即1.50/1，其輸出功率的比值大約339.65/603.61，即1/1.51，二者基本成反比分配；6～9 s時(shí)，儲(chǔ)能單元1與儲(chǔ)能單元2的下垂系數(shù)的比值大約為0.005 5/0.004 5，即1.22/1，其輸出功率的比值大約為901.13/1 104.33，即1/1.23，同樣二者基本成反比分配。綜上，在整個(gè)運(yùn)行過程中，儲(chǔ)能單元的輸出功率大致是按照各自的下垂系數(shù)成反比分配，進(jìn)一步證明了所提控制策略的有效性。

3.2 光伏波動(dòng)下仿真分析

為了檢驗(yàn)在光伏波動(dòng)的情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在仿真模型中設(shè)置環(huán)境溫度為25℃，光照起始強(qiáng)度為600 W/m2，恒功率負(fù)載設(shè)置為1 500 kW，兩個(gè)儲(chǔ)能單元初始的SOC分別為50%，51%，為了觀察到兩儲(chǔ)能單元最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，整個(gè)仿真時(shí)長設(shè)置為18 s，在0～6 s時(shí)，接入儲(chǔ)能單元1；在6～12 s時(shí)，接入儲(chǔ)能單元2，光照強(qiáng)度為1 000 W/m2；在12～18 s時(shí)，光照強(qiáng)度為800 W/m2。仿真結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，在整個(gè)仿真過程中，直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的公共直流母線穩(wěn)定在400 V，儲(chǔ)能單元一直處于充電狀態(tài)。在0～6 s時(shí)，光伏單元的輸出功率為1 679.64 W，儲(chǔ)能單元1的充電功率為180.63 W，儲(chǔ)能單元2未接入，其充電功率為0 W，基本滿足供求關(guān)系；在6～12 s時(shí)，儲(chǔ)能單元2接入系統(tǒng)，光伏單元的輸出功率為2 990.29 W，儲(chǔ)能單元的充電功率按照各自的下垂系數(shù)的反比進(jìn)行分配，分別為994.22 W，497.49 W；在12～18 s時(shí)，光伏單元的輸出功率為2 329.23 W；在15.73 s之前，兩個(gè)儲(chǔ)能單元的能量流動(dòng)與第二階段相似，分別為517.29 W，310.84 W；在15.73 s時(shí)，兩個(gè)儲(chǔ)能單元的SOC達(dá)到一致。由于儲(chǔ)能單元控制策略的調(diào)節(jié)，此后兩個(gè)儲(chǔ)能單元的充電功率按照各自的額定功率進(jìn)行分配，即兩個(gè)儲(chǔ)能單元的輸出功率會(huì)趨于一致，為415.62 W。

圖6 光伏波動(dòng)仿真曲線Fig.6 Simulation curves under photovoltaic fluctuation

4 實(shí)驗(yàn)分析

為了驗(yàn)證本文所提改進(jìn)下垂控制策略的可行性，本文基于RTDS搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)直流獨(dú)立微電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖7所示。主要參數(shù)與仿真參數(shù)相同（見第3節(jié)）。

圖7 基于RTDS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.7 System structure diagram based on RTDS

本文針對(duì)光伏波動(dòng)的情況下，直流微電網(wǎng)公共直流母線電壓能否保持穩(wěn)定以及各儲(chǔ)能單元能否快速到達(dá)荷電狀態(tài)平衡的狀態(tài)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，圖8為各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)波形圖。

當(dāng)光伏單元發(fā)出的功率始終大于負(fù)荷消耗的功率時(shí)，儲(chǔ)能單元穩(wěn)定地處于充電狀態(tài)。由圖8可知，公共直流母線電壓能夠保持很好的穩(wěn)定，在額定電壓400 V的2.5%的偏差范圍內(nèi)得到有效的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)中儲(chǔ)能單元一直處于充電狀態(tài)，在T時(shí)刻之前，各個(gè)儲(chǔ)能單元的輸出功率按照各自的下垂系數(shù)成反比進(jìn)行分配。T時(shí)刻之后，功率進(jìn)行再分配，此時(shí)兩個(gè)儲(chǔ)能單元的SOC達(dá)到了均衡狀態(tài)，所以此后兩儲(chǔ)能單元的輸出功率按照其額定功率進(jìn)行分配；證明了本文所提控制策略的有效性與可行性。同時(shí)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采用本文所提控制策略時(shí)，荷電狀態(tài)平衡的速度較快，大約在儲(chǔ)能單元SOC增長3%時(shí)，兩儲(chǔ)能單元就達(dá)到了均衡狀態(tài)。

圖8 基于RTDS的實(shí)驗(yàn)波形圖Fig.8 Experimental waveforms based on RTDS

5 結(jié)論

針對(duì)孤島模式下直流微電網(wǎng)系統(tǒng)中存在的公共直流母線電壓穩(wěn)定，各儲(chǔ)能單元間SOC的均衡控制以及過度充放電問題，提出了一種基于荷電狀態(tài)的改進(jìn)功率下垂控制的直流微電網(wǎng)分級(jí)運(yùn)行控制方法。首先依據(jù)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，將其分成恒功率模式、恒壓模式1、恒壓模式2等三種運(yùn)行模式，解決了儲(chǔ)能單元的過度充放電問題。其次通過低速通訊網(wǎng)絡(luò)，將下垂系數(shù)的取值與各儲(chǔ)能單元的SOC聯(lián)系起來，以達(dá)到儲(chǔ)能單元SOC均衡的目的；并且通過引入虛擬額定功率這一概念，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能單元輸出功率的合理分配問題。最后搭建模型進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明了所提方法的有效性與可行性。