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模型简介

此模型以混合储能系统为研究对象，采用基于关联参数SOC的改进下垂控制策略，将初始下垂系数与储能单元SOC的n次幂的比值作为现行下垂系数，通过改变n值，实现对储能单元充放电速率以及功率分配的控制。同时在改进下垂控制的基础上加入二次控制，从而减小母线电压的波动。

此模型包含蓄电池模块、超级电容模块、光伏电池模块、单相交流负载模块、冲击负载模块，整体拓扑图如下图所示；在储能控制系统中引入基于关联参数SOC的改进下垂控制，减小直流母线电压波动；模型结构完整，控制策略有效，系统功率均衡，适合研究直流微网系统的战友入手参考学习！

控制原理

对于蓄电池和超级电容，SOC的计算方法如下所示：

将蓄电池和超级电容对应变换器输出功率经过低通滤波器，可得：

因此，SOC的计算公式可改写成

蓄电池和超级电容采用P-U下垂控制，具体表达式为：

式中，Udcref1和Udcref2为蓄电池和超级电容对应变换器的输出电压；m1和m2为蓄电池和超级电容SOC为1时的初始下垂系数；P1和P2蓄电池和超级电容对应变换器通过低通滤波器滤波的输出功率。

由P-U下垂控制表达式可知，下垂系数和蓄电池和超级电容SOC的n次幂呈反比。由于系统的物理尺度变化幅度较小，储能单元对应的变换输出电压近似可得：

式中，Uload为公共连接点处的负荷母线电压。

因此，综合上式可得：

可以看出，变换器的输出功率和SOC的n次幂呈正比，当SOC1大于SOC2时，蓄电池提供较多负荷功率，SOC1下降速度较快。反之亦然。最终二者趋于相等，实现负荷均衡的目的。结合以上分析，下垂控制结构图如下图所示。

仿真模型主体

下垂控制部分

与上文介绍的控制一致

仿真波形

干扰工况设置：0.4s接入冲击负载，1.5s时断开。

由上图可知，0.4s时接入冲击负载，母线电压瞬间减小，母线电压跌落值较大。采用下垂控制时母线电压跌落约为15V，而未采用下垂控制时母线电压跌落约为23V，可见采用下垂控制的电压跌落明显减小。同时，依靠母线电容和混合储能系统补偿，母线电压瞬间回升，超过650V。未采用下垂控制时电压上升约为7V，采用下垂控制时电压上升约为3V。1.5s时断开冲击负载，未采用下垂控制电压上升约为2V，采用下垂控制电压上升约为0.7V。相较于两种控制，采用下垂控制电压上升较小。通过冲击负载仿真，验证了改进下垂控制具有更好的稳压效果。

由上图可知，整个微网系统中，光伏电池恒定输出功率7.5kW，不变负载吸收功率约为5.65kW；在不受冲击负载的影响下，为了保证系统的功率平衡，蓄电池以及超级电容将会吸收光伏电池发出的多余的能量，蓄电池吸收了大约0.5kW，超级电容大约吸收了1.2kW。此处蓄电池与超级电容的功率未做放大处理，可自行放大验证，绝对保真，你所购买的其他类似模型，功率都是不守恒的，请注意鉴别！！！