光儲式充電站基于SOC的改進型準PR下垂控制研究

程啟明，陳根，程尹曼，郭凱，黃偉，徐聰(.上海電力學院自動化工程學院，上海00090;.上海電力公司市北供電分公司，上海0004)

?

光儲式充電站基于SOC的改進型準PR下垂控制研究

程啟明1，陳根1，程尹曼2，郭凱1，黃偉1，徐聰1
(1.上海電力學院自動化工程學院，上海200090;2.上海電力公司市北供電分公司，上海200041)

摘要:針對光儲式電動汽車充電站以DG形式接入微電網的情況，提出了一種基于SOC的改進型功率耦合下垂控制，在系統孤島運行時，能根據充電站儲能系統SOC的變化，改善充電站與其他DG之間的功率分配;在微電網并網/孤島雙模式切換時，結合相應的并網輸出功率的改變和預同步控制，來實現雙模式切換的平滑過渡。在逆變器的雙環控制中，電壓外環采用準PR控制，電流內環采用比例P控制，實現對參考信號的快速跟蹤和無差控制。最后，基于MATLAB/Simulink針對不同工況對控制策略進行了對比研究，仿真結果表明，所提出的改進型下垂控制能實現充電站向電網方向放電的靈活有效控制。

關鍵詞:光儲式;電動汽車充電站;準PR控制;下垂控制

陳根(1990—)，男，碩士研究生，研究方向為電力系統自動化、電動汽車接入電網問題等;

程尹曼(1990—)，女，本科，研究方向為電力系統自動化、新能源發電控制等;

郭凱(1989—)，男，碩士生，研究方向為電力系統自動化、電機控制等;

黃偉(1989—)，男，碩士生，研究方向為電力系統自動化、電機控制等;

徐聰(1990—)，男，碩士生，研究方向為電力系統自動化、電機控制等。

0　引言

電動汽車(electric vehicle，EV)可以有效緩解當前日益嚴峻的能源與環境問題，隨著電動汽車全球性的廣泛發展，充電基礎設施的逐步建設和完善，未來改善電動汽車——電網互動(vehicle to grid，V2G)技術在環保、電力系統穩定和經濟效益等多方面具有重要的意義。從當前發展情況來看，結合光伏發電、儲能系統和電動汽車充放電系統的光儲式電動汽車充電站，以微電網方式實現電動車汽車對太陽能發電的集成利用，以及與大電網的雙向互動，將是實現低碳最直接的方式［1－4］。

通常，微電網并網運行時，分布式電源(distributed generation，DG)采用PQ控制，向大電網輸送恒定的有功和無功功率，由大電網提供電壓和頻率支撐;孤島運行時，DG采用下垂控制，模擬電力系統中的發電機運行特點，按照預先設定的下垂特性曲線，實現系統的電壓和頻率的調節［5］。微電網并網/孤島雙模式的平滑轉換，通過對下垂控制采用預同步控制來實現［6－7］。采用電壓－相角取代電壓－頻率下垂控制，可以使微電網孤島運行時擁有更好的運行頻率，并且有助于雙模式切換［8］。文獻［9］采用改進的相角下垂控制，聯網運行時將功率偏差作為反饋量加入到下垂控制環節，始終將逆變器控制為電壓源，但這種方法在并網運行時實現恒定功率的輸出控制較難。

在低壓系統實際工況中，線路的阻性成分和感性成分不可忽略，有功功率和無功功率對電壓和頻率的調節存在耦合關系［10］。對于下垂的改進，有采用功率解耦控制獲得虛擬的功率［11－12］，也有提出虛擬V/f坐標法的功率下垂控制［13］，還有在控制環節中加入虛擬的電抗來改善系統阻感比［14］，但這些方法不僅計算困難，也容易造成輸出電壓的畸變。文獻［15－16］提出了一種適合常規情況的通用功率耦合下垂控制，結構簡單易于實現。

對于DG并聯運行時，文獻［17］提出自適應調節下垂系數改善分布發電單元輸出功率均等分配，減少環流;文獻［18］通過增加了下垂控制修正項，來跟蹤功率變化動態特性，優化了負荷分配;文獻［19］提出根據各儲能單元的剩余容量(state-ofcharge，SOC)變化，實時調整下垂系數，使SOC較大的儲能單元提供較多的有功功率。對于逆變器電壓控制器的設計，文獻［20］提出了一種準比例諧振(quasi proportional resonant，準PR)控制，可以對交流信號實現無差跟蹤;文獻［21］提出了一種比例復數積分(proportional complex integral，PCI)控制，可消除并網交流電流穩態誤差，但復數控制器設計較困難。

本文針對光儲式電動汽車充電站以DG形式接入微電網的情況，提出了一種基于SOC改進型功率耦合準PR下垂控制，改善孤島時充電站與其他DG之間的功率分配，提升充電站的儲能系統性能，并網/孤島雙模式切換時平滑過渡，Matlab/Simulink仿真結果驗證了本文提出方法的可行性和有效性。

1　光儲充電站基本結構

研究的光儲式電動汽車充電站主要由光伏發電系統，儲能系統以及電動汽車的充放電系統構成。光伏發電系統由PV陣列以及相應的單向DC/DC構成，為充電站微電網的主要電源之一;儲能系統由儲能電池組及相應的雙向DC/DC組成，實現充電站能量的儲存和調節;電動汽車充放電系統由隨機接入的電動汽車以及雙向DC/DC組成，根據能量的需求實現電動汽車與微電網的雙向互動。

圖1為充電站DG1與分布式DG2并聯運行系統結構框圖。圖中，DG單元并聯于電壓等級為380V的AC母線，在公共連接點(point of common coupling，PCC)通過固態切換開關(solid state transfer switch，SSTS)實現并網、離網運行。

圖1　充電站DG1與分布式電源DG2并聯運行系統結構框圖Fig.1 Parallel structure of charging station DG1 and distributed power DG2

由圖1可知，光儲充電站中，交流逆變器向網側的有效輸出功率為

式中:PB為充電站儲能系統輸出額定功率;PPV為充電站光伏陣列發電功率;PEV為充電站電動汽車充電功率，電動汽車向微電網放電時，功率為負。

2　改進下垂控制功率外環

2.1基于功率耦合的通用下垂控制

微電網下垂控制通過模擬傳統發電機的下垂特性來實現微電網中分布式電源的單機運行或并聯運行，逆變單元根據輸出功率的變化對輸出電壓和頻率或電壓和相角進行控制，使其跟蹤預先設定的下垂特性曲線［5］。考慮到充電站低壓微電網呈阻性的特點，阻感比R/X≈7.70，下垂特性主要為P～V 和Q～f或Q～δ控制，同時不能忽略微電網中感抗的影響，即有功功率和無功功率對電壓和頻率的調節存在耦合關系。本文采用功率耦合的電壓－相角下垂控制取代電壓－頻率下垂控制，能使微電網孤島運行時擁有更好的頻率［8］。

圖2為單臺逆變器到交流母線的功率傳輸示意圖。圖中，Z=R+jX為線路阻抗;U∠δ為逆變器輸出電壓，δ為功角;E∠0°為微電網交流母線電壓。

圖2　功率傳輸示意Fig.2 Diagram of power transm ission

由圖2可知，逆變電源輸出的有功功率和無功功率為

通常情況下，功角δ很小，cosδ≈1，則由式(2)、式(3)可導出

由于低壓微網中R＞＞X的特性，令r=X/R，根據式(4)、式(5)可推出考慮阻感比的通用下垂控制表達式為

式中:Pn、Qn、δn和Un分別為額定有功功率、無功功率、相角和電壓;P、Q、δ和U分別為實際有功功率、無功功率、相角和電壓;

2.2基于SOC的改進型下垂控制

光儲式電動汽車充電站中，光伏發電和電動汽車的協調充放電主要由儲能系統的協調控制來實現能量的優化配置，增加了系統的穩定性和可靠性。在儲能單元的工作過程中，其自身的SOC(記為qSOC)反映儲能單元的電能輸出能力，根據SOC來改變儲能單元的輸出功率不僅能優化能量管理，提升系統的響應速度，而且能延長儲能電池的使用壽命，提高用電的可靠性。本文以充電站逆變器儲能系統的SOC反映逆變器電能的輸出能力。

儲能電池的剩余電量計算通常采用安培計時法，即

式中:qSOC0為初始的荷電狀態;Q為電池額定容量;i為電池電流，放電時為正，充電時為負;η為充放電效率，原則上實際中會隨時變化，本文假定為1。

采用分布式控制方式，根據各儲能單元的SOC，實時調整下垂系數，可以使SOC較大的儲能單元提供較多的有功功率，而SOC較小的提供較少的有功功率［19］，即:

但這種方法通過改變下垂系數來實現各單元之間的輸出微小變化，控制實現較困難，且效果不明顯。因此，考慮到額定無功功率為0Var，初步設計基于SOC的下垂控制設計為

式(7)中，下垂系數kp、kq的選取與忽略感性的通用下垂相同，即為

式中:Pmin為微電源在電壓下降時允許的最大有功功率輸出;Umin為允許的最小電壓幅值;δmax為微電源允許的最大運行相角;Qmax為微電源達到最大允許相角運行值時的無功功率輸出。

在實際工況中，隨著儲能系統SOC的變化，其額定有功輸出Pn也會隨之改變，而額定無功輸出Qn主要是由系統中的無功補償器來提供，其值不變。為使無功功率能在各單元之間得到均勻分配，在式(8)的基礎上做了進一步改進，即基于SOC改進型下垂控制設計為

上式中Pn取為PN，并假設x為系統根據蓄電池儲能SOC改變后逆變器的輸出功率和改變前的比值，0≤x≤1。根據式(1)，則有

式中:PB1_out為改變之后蓄電池的功率輸出。

蓄電池儲能輸出功率相比之前減少的功率輸出為

式中:PB_out為改變之前蓄電池的功率輸出。

由式(14)可知，根據蓄電池SOC關系改變獲得的逆變器輸出功率變化，最終減少的是蓄電池儲能的功率輸出，間接達到了優化調控的目的。可以看出式(12)能很好反映系統的實際運行狀況，從而實現各單元之間的有功輸出分配，并根據無功的需求自適應調節，實現無功均等分配。

此外，上述下垂表達式參數的選定還需滿足以下條件:①選定合適的初始下垂系數kq，其取值通常較小，以減小下垂控制造成的相角差值;②冪指數n的取值不可過大，否則會影響下垂控制的穩定性;③需將SOC控制在一定范圍內，取值不能較小。

2.3并網預同步與改進下垂

充電站微電網實現孤島與并網運行切換時，需要通過預同步控制來實現公共連接點兩端電壓、相位和頻率一致。由于本文采用電壓—相角下垂控制，微電網運行的頻率與正常運行的大電網頻率均為50Hz，因此只需考慮并網/離網前后電壓和相位的同步。預同步控制器中，采用壓差控制技術實現電壓幅值同步，同時采用鎖相環技術實現大電網與微網的相位同步。此外，考慮到將逆變器控制為電壓源在并網運行時，難以實現恒定功率的輸出控制，采用雙模式切換時，通過結合改變并網運行PQ控制相應的功率輸出，來實現雙模式的平滑切換。并網切換時，為減小由于不同控制策略的變換以及控制的延時，造成的電壓電流沖擊，設置PQ控制有功功率控制信號明顯小于微電網的有功負荷，同時無功功率控制信號設置為0Var;離網切換時，設置PQ控制有功功率控制信號等于微電網的有功負荷，無功功率控制信號設置為0Var。

本文提出的改進型下垂控制外環及其預同步控制框圖如圖3所示。圖中，S1為預同步控制器開關，USSTS1、USSTS2為SSTS兩側電壓。電壓—相角下垂控制過程中，相角參考信號改變太快會引起電壓正弦信號的畸變，不僅會給控制過程中的信號跟蹤帶來困難，也會給系統帶來不穩定的電壓沖擊。因此，下垂計算中增加了比例積分PI環節，使信號過渡平緩，改善了控制效果。同理，預同步控制器中，比例積分PI控制器的設計，既能提高響應速度又能使系統平滑過度，維持了微電網運行的穩定性，又增加了無縫切換的可靠性。

圖3　改進型下垂外環及其預同步控制框圖Fig.3　Control block diagram of im p roved d roop outerloop w ith its pre－synchronization

3　改進下垂電壓電流內環準PR控制

圖4為微電網逆變器原理圖，其相應的電壓控制模型如圖5所示。圖中，G(s)為電壓控制器，Ur(s)為參考電壓，Ig(s)為輸出電流，Ug(s)為輸出電壓，R為電感L的等效串聯電阻(其值較小，計算時可忽略)，C為濾波電容。

圖4　三相逆變器原理圖Fig.4 The principle diagram of the three-phase inverter

圖5　三相逆變器電壓控制模型Fig.5 Voltage controlmodel of three-phase inverter

根據圖5可得輸出電壓傳遞函數為

圖5中的電壓控制器G(s)可采用PI、PCI、PR等控制器。

PI控制器的傳遞函數為:

式中:kp、ki分別為PI控制中的比例系數、積分系數。PCI控制器的傳遞函數為

PR控制器的傳遞函數為:

對比式(16)、式(17)、式18)，可知PCI、PR控制器在基波頻率ω0處的增益趨于無窮大，理論上，這兩種控制在靜止αβ坐標系下對正弦指令無差跟蹤的積分環節效果與PI控制在dq坐標系下對直流信號的無差跟蹤是相同的。然而，PI控制需要在dq坐標系下進行解耦，解耦的不精確對控制效果會造成影響;PCI控制器中存在復數j，給控制器的設計和效果實現帶來困難;相比之下，PR控制結構簡單，設計方便，提高了運算速率，又增強了運算的可靠性。由于在實際系統中PR控制器存在難以實現的問題，本文采用一種基于PR改進的準PR控制器，其傳遞函數為［20］

式中:ωc為截止角頻率。

圖6為設計的準PR控制電壓電流雙環控制結構圖。圖中，外環的網側電壓采用準PR控制，實現交流信號的無差跟蹤;內環的濾波電容電流比例P控制，提升系統控制的響應速度，增強系統外特性。

圖6　改進下垂控制框圖Fig.6 Control block diagram of im proved droop

4　仿真分析

為了驗證提出的基于SOC改進型準PR下垂控制的有效性，以圖1所示充電站DG1與分布式電源DG2并聯運行為基本結構，基于MATLAB/Simulink搭建了仿真模型進行對比分析。圖中，系統主要參數設置如下:分布式電源，UDG1=UDG2=600 V，f=50 Hz，Pn=50 kW;濾波器，C1=C2=2mF，L1=L2=1.5mH;逆變器輸出線路阻抗，R1+jX1=R2+jX2=0.0642+j0.008 3Ω;下垂系數，kp=1e－4，kq=1e－5。

4.1準PR控制與其他控制方式的對比

僅單一DG1孤島運行，令qSOC=1，分別采用PI、PCI、準PR控制方式進行仿真對比，圖7為A相電壓輸出實際信號與輸入參考信號的比較曲線。由圖可見，PCI控制器由于控制過程中存在復數轉化，增加了控制難度，在控制過程中實際輸出信號相對于參考信號會有一個較小時間的延時。采用PI、PR控制時，系統均能在一個工頻周期0.02 s內實現穩定運行。相比之下，PR控制動態響應更快，穩態效果更好，在精確性與計算速度上均占優。

圖7　A相電壓ua與參考信號uarefFig.7 A-phase voltageu-a and reference signal uaref

4.2基于SOC改進型下垂控制孤島運行

為驗證基于SOC改進型下垂控制能改善系統中的能量分配，以光儲式充電站作為一種分布式電源DG1與其他分布式電源DG2并聯組成微電網運行為例，分別當qSOC=1、qSOC=0.9和qSOC=0.8時，對系統進行了仿真。仿真中，m=2，t=0.2s時系統進入孤島運行狀態，公共母線所帶負荷為P=50 kW，Q=5 kVar，t=0.7 s時負荷切換為P= 100 kW，Q=5kVar。

圖8和圖9分別主要為qSOC=0.9和qSOC=0.8時逆變器的輸出功率，P1、P2分別為DG1、DG2輸出的有功功率，Q1、Q2為相應的無功輸出;P3、Q3分別為充電站qSOC=1時DG1和DG2輸出均等的參考有功、無功功率。其中，圖8和圖9(a)、9(b)為式(8)功率下垂的仿真結果，圖8和圖9(c)、9(d)為式(9)功率下垂的仿真結果，圖8和圖9(e)、9(f)為式(12)本文提出的基于SOC改進型功率下垂仿真結果。

此外，針對本文下垂控制方法，在系統帶負荷為P=100 kW、Q=10 kVar情況下，對qSOC以固定斜率由0.9到0.4進行了仿真分析，其結果如圖10所示。

由圖8、圖9分析對比可知，式(8)和本文提出的改進型功率下垂相比，均能使無功功率按單元均勻分配，但前者隨著SOC的降低，改善系統中的有效功率分配的效果不太明顯。而式(9)對系統中無功功率的隨機分配，可能會造成系統的不穩定，以及線路損耗的增大。

由圖10可知，本文改進下垂控制能隨qSOC的變化，使輸出有功功率得到明顯的配置，輸出無功功率均勻分配，并且系統輸出電壓相對穩定。

綜合考慮，本文提出的基于SOC改進型功率下垂效果明顯，有效可靠。

4.3改進型下垂控制的并網離網切換

1)工況1(帶純阻性負荷)

充電站分布式電源DG1的交流母線帶負荷為P=50kW，Q=0kVar。在t=0.2s，微網開始孤島運行;t=0.7s，預同步調節器開關S1閉合，準備并網;t =1s，確認同步，固態切換開關SSTS合閘，同時逆變器控制策略切換為PQ控制，輸入參考信號為Pref= 30 kW，Qref=0kVar;t=1.35 s，根據系統需求，改變逆變器輸出Pref=40 kW，Qref=10kVar;t=1.7 s，預同步開關S1閉合，準備離網，同時改變逆變PQ輸出為Pref=50 kW，Qref=0kVar;t=2 s，開關SSTS分閘，恢復孤島運行。圖11為工況1仿真結果，其中: 圖11(a)為仿真過程中逆變器A相輸出電壓與下垂控制輸出參考信號的對比;圖11(b)為逆變器實際輸出有功和無功功率。

2)工況2(帶感性負荷)

微網交流母線負荷為感性負荷P=50 kW，Q= 5kVar。運行控制方式與工況1相同。仿真結果如圖12所示。

圖8　qSOC=0.9時逆變器的輸出功率Fig.8 Power outputs oftheinverter on qSOC=0.9

圖9　qSOC=0.8時逆變器的輸出功率Fig.9 Power outputs oftheinverter on qSOC=0.8

圖10　改進下垂控制仿真結果Fig.10 Simulation results of improved droop control

圖11　工況1仿真結果Fig.11 Results of case 1

圖12　工況2逆變輸出的有功功率P和無功功率QFig.12 Active and reactive power outputs of the inverter in case 2

3)工況3(帶容性負荷)

微網交流母線負荷為感性負載P=50kW，Q=5 kVar。運行控制方式與工況1、2相同。仿真結果如圖13所示。

圖13　工況3逆變輸出的有功功率P和無功功率QFig.13 Active and reactive power outputs of the inverter in case 3

綜合工況1、2、3的仿真結果可知，微電網帶阻性、感性和容性負載時，均能實現并網與離網的平滑過渡。圖11(a)中各階段A相輸出電壓和下垂參考信號的對比，表明本文預同步控制器的設計能有效實現過渡過程中的信號同步。

5　結論

本文針對光儲充電站作為分布式電源孤島運行與雙模式平滑切換問題，提出了一種基于SOC的改進功率耦合準PR下垂控制，同時設計了預同步控制器，結合并網運行PQ控制輸出功率的改變，實現系統雙模式的切換。通過對比驗證表明:

1)準PR控制較PI、PCI控制在三相逆變器的控制中具有一定的優越性;

2)改進型下垂能有效改善并聯分布式電源之間的有功功率分配，并且使無功功率實現均勻分配，提升光儲式充電站儲能系統的性能;

3)微電網交流母線帶阻性、感性以及容性負荷時雙模式切換過渡平滑。

參考文獻:

［1］OTAY，TANIGUCHIH，NAKAJIMA T.Autonomous distributed V2G(vehicle-to-grid)considering charging request and battery condition［C］//Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe(ISGT Europe)，11-13 Oct.2010，Gothenburg，Sweden.2010:1－6.

［2］HSIEHHI，Tsai CY，HSIEHGC.Photovoltaic burp charge system on energy-saving configuration by smart charge management［J］.IEEE Transactons on Power Electronics，2013，29(4):1777 －1790.

［3］GOLI P，SHIREEN W.PV integrated smart charging of PHEVs based on DC link voltage sensing［J］.IEEE Transactions on Smart Grid，2014，5(3):1421－1428.

［4］陳征，肖湘寧，路欣怡，等.含光伏發電系統的電動汽車充電

站多目標容量優化配置方法［J］.電工技術學報，2013，28 (6):238－248.

CHEN Zheng，XIAO Xiangning，LU Xinyi，et al.Multi-objective optimization for capacity configuration of PV-based electric vehicle charging stations［J］.Transactions of China Electrot echnical Society，2013，28(6):238－248.

［5］王成山，肖朝霞，王守相.微網綜合控制和分析［J］.電力系

統自動化，2008，32(7):98－103.

WANG Chengshan，XIAO Chaoxia，WANG Shouxiang.Synthetical control and analysis ofmicro-grid［J］.Automation of Electric Power Systems，2008，32(7):98－103.

［6］張純，陳民鈾，王振存.微網運行模式平滑切換的控制策略研

究［J］.電力系統保護與控制，2011，39(20):1－5.

ZHANG Chun，CHEN Minyou，WANG Zhencun.Study on control scheme for smooth transition of micro-grid operation modes ［J］.Power System Protection and Control，2011，39(20):1 －5.

［7］王鶴，李國慶，李鴻鵬，等.微電網并網與孤島運行方式轉換

方法［J］.中國電力，2012，45(1):59－63.

WANG He，LIGuoqing，LIHongpeng，et al.Transfer method of micro-grid operation between grid-connected and islanding modes ［J］.Electric Power，2012，45(1):59－63.

［8］郜登科，姜建國，張宇華.使用電壓－相角下垂控制的微電

網控制策略設計［J］.電力系統自動化，2012，36(5):29 －34.

GAO Denghe，JIANG Jiangguo，ZHANG Yuhua.Design ofmicrogrid control strategy using voltage amplitude and phase angle droop control［J］.Automation of Electric Power systems，2012，36(5): 29－34.

［9］張明銳，杜志超，王少波，等.高壓微網運行模式切換控制策

略［J］.電工技術學報，2014，29(2):153－162.ZHANG Mingrui，DU Zhichao，WANG Shaobo，et al.Control strategies of high-voltagemicrogrid for Operation Modes Switching［J］.Transactions of China Electrot echnical Society，2014，29 (2):153－162.

［10］牟曉春，畢大強，任先文.低壓微網綜合控制策略設計［J］.電力系統自動化，2010，34(19):91－96.MOU Xiaochun，BIDaqiang，REN Xianwen.Study on control strategies of a low voltage microgrid［J］.Automation of Electric Power Systems，2010，34(19):91－96.

［11］DEB K，BOLSENS B，VADENK J，et al.A voltage and frequency droop control method for parallel inverters［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2007，22(4):1107－1115.

［12］周賢正，榮飛，呂志鵬，等.低壓微電網采用坐標旋轉的虛擬功率V/f下垂控制策略［J］.電力系統自動化，2012，36 (2):47－51.ZHOU Xianzheng，RONG Fei，Lü Zhipeng，et al.A coordinate rotational transfor mation based virtual power V/f droop control method for low voltage microgrid［J］.Automation of Electric Power Systems，2012，36(2):47－51.

［13］LI Yan，LI Yunwei.Virtual frequency-voltage frame control of inverter based low voltagemicrogrid［C］//IEEE Electrical Power ＆Energy Conference(EPEC)，22－23 Oct.2009，Montreal，QC，2009:1－6.

［14］程軍照，李澍森，吳在軍，等.微電網下垂控制中虛擬電抗的功率解耦機理分析［J］.電力系統自動化，2012，36(7): 27－32.CHENG Junzhao，LI Shusen，WU Zaijun，et al.Analysis of power decoupling mechanism for droop controlwith virtual inductance in amicrogrid［J］.Automation of Electric Power Systems，2012，36(7):27－32.

［15］彭春華，王立娜，李云豐.低壓微電網三相逆變器功率耦合下垂控制策略［J］.電力自動化設備，2014，34(3):28－34.PENG Chunhua，WANG Lina，LI Yunfeng.Strategy of powercoupling droop control for three-phase inverterin low-voltage microgrid［J］.Electric Power Automation Equipment，2014，34 (3):28－34

［16］ROCABERT J，LUNA A，BLAABJERG F，RODRIGUEZ P，et al.Control of power converters in AC microgrids［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2012，27(11):4734 －4749.

［17］孫孝峰，王娟，田艷軍，等.基于自調節下垂系數的DG逆變器控制［J］.中國電機工程學報，2013，12(25):71－78.SUN Xiaofeng，WANG Juan，TIAN Yanjun，et al.Control of DG connected inverters based on self-adaptable adjustment of droop coefficient［J］.Proceedings of the CSEE，2013，12(25): 71－78.

［18］李福東，吳敏.微網孤島模式下負荷分配的改進控制策略［J］.中國電機工程學報，2011，31(13):18－25.LIFudong，WU Min.An improved control strategy of load distribution in an autonomous microgrid［J］.Proceedings of the CSEE，2011，31(13):18－25.

［19］陸曉楠，孫凱，黃立培，等.孤島運行交流微電網中分布式儲能系統改進下垂控制方法［J］.電力系統自動化，2013，37(1):180－185.LU Xiaonan，SUN Kai，HUANG Lipei，et al.Improved droop controlmethod in distributed energy storage systems for autonomous operation of ACmicrogrid［J］.Automation of Electric Power Systems，2013，37(1):180－185.

［20］POHC L，NEWMANM J，ZMOOD D N，etal.A comparative analysis of multiloop voltage regulation strategies for single and three-phase UPS systems［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2003，18(5):1176－1185.

［21］郭小強，鄔偉揚，趙清林，等.三相并網逆變器比例復數積分電流控制技術［J］.中國電機工程學報，2009，29(15):8 －14.GUO Xiaoqiang，WU Weiyang，ZHAN Qinglin，et al.Current regulation for three-phase grid-connected inverters based on proportional complex integral control［J］.Proceedings of the CSEE，2009，29(15):8－14.

(編輯:劉素菊)

Im proved quasi PR droop control of charging station w ith PV energy storage based on SOC

CHENG Qi-ming1，CHEN Gen1，CHENG Yin-man2，GUO Kai1，HUANGWei1，XU Cong1
(1.College of Automation Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai200090，China; 2.North power supply branch，Shanghai Electric Power Company，Shanghai200041，China)

Abstract:In the situation of the photovoltaic-energy-storage electric vehicle(EV)charging station connected into the powermicro grid as a distributed generation(DG)，a power coupling based on state-ofcharge(SOC)improved droop control was proposed，which improves power allocation within charging stations and other DGs according to the SOC change of the charging station，with system running in a lonely island mode;switching in micro grid on-grid and off-grid dualmodes，smooth transition realized combined with the corresponding change of on-grid power output under PQ control and pre-synchronization of droop control.Quasi PR control used to track the reference signal fast and no errors for voltage inside controller.Finally，based on MATLAB/Simulink，the improved droop control was carried on the contrast research in different situations，and the simulation results of which verify feasibility and validity of control strategy.

Keywords:photovoltaic energy storage;electric vehicle charging station;state of charge;quasi PR control;droop control

通訊作者:程啟明

作者簡介:程啟明(1965—)，男，教授，碩士生導師，研究方向為電力系統自動化、發電過程控制等;

基金項目:國家自然科學基金(61304134);上海市重點科技攻關計劃(14110500700);上海市電站自動化技術重點實驗室(13DZ2273800);上海市自然科學基金(13ZR1417800)

收稿日期:2015－01－20

中圖分類號:TM 76

文獻標志碼:A

文章編號:1007－449X(2016)02－0061－09

DOI:10.15938/j.emc.2016.02.009