[发明专利]一种三端口变换器的虚拟电感和虚拟电容功率分配方法

说明书

一种三端口变换器的虚拟电感和虚拟电容功率分配方法，涉及一种三端口变换器接入直流微电网后的功率分配技术，为了实现混合储能系统通过三端口变换器接入直流微电网后的功率合理分配。本发明是在储能单元中，直流母线电压稳定的同时，利用三端口变换器低压侧实时电流反馈值形成虚拟电感和虚拟电容；虚拟电感与下垂控制结合后，通过恒压控制作为移相控制的一个输入端；虚拟电容与下垂控制结合后，通过恒压控制后，再次与超级电容电压恢复控制相结合作为移相控制的另一个输入端；移相控制的输出端分别作用于三端口变换器中的开关管Q1至开关管Q12，达到混合储能功率的合理分配。有益效果为实现了功率的合理分配。本发明适用于直流混合储能系统。

技术领域

本发明涉及一种三端口变换器接入直流微电网后的功率分配技术。

背景技术

蓄电池和超级电容分别具有容量密度大和功率密度大的特点，结合两者特点构成的混合储能系统可实现优势互补，提高储能装置的输出性能和运行寿命。在电力系统中应用混合储能系统得到了广泛的研究，可使用蓄电池提供长时间尺度的能量缓冲，为电力系统的能量平衡提供支撑，使用超级电容提供暂态能量缓冲，平抑系统中短时间尺度的功率波动，从而提高系统的暂态性能。

针对混合储能系统的功率分配，有学者提出了基于滤波器的混合储能系统功率分配方案，即将目标功率分别通过低通滤波器和高通滤波器后作为目标功率分配至蓄电池部分和超级电容部分。这种方法在已知目标功率的前提下可以实现较好的功率分配，即目标功率中的低频部分由蓄电池负责，高频部分由超级电容负责。但在目标功率未知的情况下，该方法失效，如在直流微电网中，系统运行模式包含储能单元恒压控制工作状态，此时储能单元输出功率由负载和系统中其他单元的功率共同决定，简单的滤波器方法将无法直接使用。

同时，混合储能系统中蓄电池和超级电容需要通过对应的双向变换器实现功率控制，在直流微电网中，较常见的接口变换器方案可采用两个buck/boost双向变换器分别连接蓄电池和超级电容至直流母线，但当蓄电池和超级电容之间交换能量时需要通过两个变换器，导致功率传输环节增加。因此，基于三绕组高频变换器的三端口直流双向变换器更适合应用到混合储能系统接入直流微电网的场合中。基于高频变换器的三端口变换器不仅可实现两两端口间能量的直接传输，还具有变压比高、电气隔离等优点。现有的三端口变换器变压器的电路图如图1所示。

发明内容

本发明的目的是为了实现混合储能系统通过三端口变换器接入直流微电网后的功率合理分配，提出了一种三端口变换器的虚拟电感和虚拟电容功率分配方法。

本发明所述的一种三端口变换器的虚拟电感和虚拟电容功率分配方法，该方法是在储能单元中，直流母线电压稳定的同时，利用三端口变换器低压侧实时电流反馈值形成虚拟电感和虚拟电容；

所述虚拟电感与下垂控制结合后，通过恒压控制作为移相控制的一个输入端；

所述虚拟电容与下垂控制结合后，通过恒压控制后，再次与超级电容电压恢复控制相结合作为移相控制的另一个输入端；

移相控制的输出端分别作用于三端口变换器中的开关管Q1至开关管Q12，达到混合储能功率的合理分配。

本发明的有益效果是在恒压下垂控制下实现了混合储能系统通过三端口变换器接入直流微电网后的功率合理分配，有效的降低蓄电池单元输出波动、有效的平抑系统中暂态功率波动，从而提高直流微电网的暂态性能、延长储能单元的使用寿命。

本发明适用于直流混合储能系统。

附图说明

图1为背景技术中现有的三端口变换器的电路图；

图2为具体实施方式一所述的一种三端口变换器的虚拟电感和虚拟电容功率分配方法原理示意图；

图3为具体实施方式一中负载功率递增时的仿真波形图；