[发明专利]一种基于均衡母线的模块化超级电容储能系统能量均衡控制方法

权利要求书

1.一种基于均衡母线的模块化超级电容储能系统能量均衡控制方法，其特征在于，所述能量均衡控制方法包括：

步骤一：构建系统公共电压控制环；所述系统公共电压控制环包括电压参考给定、直流母线电压反馈值以及电压闭环调节器，并将电压环的输出值通过通信线传递到每个子模组电流控制器中；

步骤二：构建各子模组独立电流闭环；所述各子模组独立电流闭环包括电流参考、系统电流反馈值、以及电流环调节器；

步骤三：各子模组利用根据SOC值计算模型获取并联超级电容模组的SOC值，所述SOC值计算模型如下：

其中：C_sc为超级电容模组的容量，单位为法拉；Q_s为超级电容额定存储电荷量，单位为库伦；u_sci为第i个超级电容模组的电压值，SOC_i为第i个模组的SOC值；

步骤四：构建基于硬件电路的均衡母线电路；所述均衡母线电路包括多个二极管及具有良好屏蔽功能的导线；其中，每个二极管均位于所述模块化超级电容储能系统的子模组控制器上，全部二极管的阴极通过均衡母线相接；

步骤五：将各子模组控制器计算产生的SOC信息通过DA转换器转换成为模拟电压信号，并连接于二极管的阳极，其中，DA转换器为数字信号-模拟信号转换器；

步骤六：各子模组控制器采集均衡母线中的电压信号，并将采集结果通过均衡电流参考值模型生成均衡电流参考值，其中，所述均衡电流参考值模型为：

i_refi＝i_ref[1-k(SOC_max-SOC_i)]

其中，i_ref为公共电压环产生的原始电流参考值，i_refi为第i个模组的均衡电流参考值，SOC_max为由均衡母线生成的最大SOC值，k为均衡系数；

步骤七：采集直流母线电流信号，并根据电流给定值模型计算最终的电流给定值，其中，所述电流给定值模型为：

其中，为最终的电流参考值，β₀为电流校正系数，sgn(·)为符号函数，i_L为系统电流值；

步骤八：各子模组根据最终的电流给定值及采样的系统电流通过电流调节器计算生成各自的占空比，控制子模组的开关器件的导通及关断。

2.根据权利要求1所述能量均衡控制方法，其特征在于，步骤一所述系统公共电压控制环的输出值为原始电流参考给定值；所述输出值通过通信方式传递给各子模组；所述通信方式包括RS485、CAN或TCPIP。

3.根据权利要求1所述能量均衡控制方法，其特征在于，步骤二中所述各子模组的电流闭环具有相同的电流反馈值，且电流给定输入为调整后最终电流给定值。

4.根据权利要求1所述能量均衡控制方法，其特征在于，步骤二中所述子模组的个数大于2。

5.根据权利要求1所述能量均衡控制方法，其特征在于，步骤五中转变成为模拟电压信号的SOC值，在与二极管阳极相接前经过一级调理电路。

6.根据权利要求1所述能量均衡控制方法，其特征在于，步骤六所述均衡系数满足两个条件，所述两个条件如下：

i_ref(1-kΔSOC)＞0

其中，ΔI_L为电流偏差值，ΔSOC为组间SOC差值。

7.根据权利要求1所述能量均衡控制方法，其特征在于，步骤七所述电流校正系数满足两个条件，所述两个条件如下：

i_ref(1-kΔSOC)＞0

其中，ΔI_L为电流偏差值，ΔSOC为组间SOC差值。