[发明专利]一种半隔离四端口混合储能装置

权利要求书

1.一种半隔离四端口混合储能装置，其特征在于：发电系统、蓄电池、超级电容、负载分别作为端口集成在一个变换器上，其主电路的全桥结构包括第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄；第一开关管S₁和第二开关管S₂位于第一桥臂A上，第一开关管S₁下端与第二开关管S₂上端连接，桥臂中点连接电感L_B的一端，电感L_B的另一端连接储能蓄电池的正极，储能蓄电池的负极与第二开关管S₂的下端连接，第一桥臂A两端并联直流母线电容C_dc；第三开关管S₃和四开关管S₄位于第二桥臂B上，第三开关管S₃下端与第四开关管S₄上端连接，桥臂中点连接电感L_SC的一端，电感L_SC的另一端连接超级电容，超级电容另一端与第四开关管S₄的下端连接；储能元件、电感、直流母线电容和桥臂上的两个开关管组成双向Buck/Boost变换器，蓄电池与超级电容分别通过电感连接在全桥结构的桥臂中点，构成了并联在直流母线上的双向Buck/Boost变换器；位于第三桥臂C上的第一二极管D₁，第三二极管D₃和位于第四桥臂D上的第二二极管D₂，第四二极管D₄组成整流桥，整流桥与变压器副边连接，第四桥臂D两端并联负载R；

半隔离四端口混合储能控制方法，包括：

(1)系统上电，初始化系统控制相关的软件和硬件，将程序中的各个电压控制器以及电流控制器的输出置零，输出脉冲信号置于低电位；

(2)运行程序，根据实际需求设定母线电压的指令值u_dcref和输出电压的指令值u_oref；

(3)将控制系统接收到电压传感器VS1采样得到的实际母线电压u_dc，与母线电压指令值u_dcref比较得到偏差量u_dce；将偏差值u_dce送入电压控制器G_cv1；G_cv1输出总体的电流指令值i_Lref；

(4)电流传感器CS3检测得到输出电流i_o经过前馈控制器G_ff得到前馈信号，与电感电流的指令值i_Lref相加，得到修正的电感电流指令值，经过电流分配模块，分别得到超级电容的电流指令值i_SCref和蓄电池i_Bref的电流指令值；

(5)将电流分配模块输出的电流指令值i_Bref与电流传感器CS1测量的电流i_B进行比较得到偏差值i_Be；将电流指令值i_SCref和电流传感器CS2测量的电流i_SC进行比较得到偏差值i_SCe；偏差值i_SCe进入电流控制器G_iSC，输出得到调制信号d_SC；偏差值i_Be进入电流控制器G_iB，输出得到调制信号d_B；

(6)控制系统在步骤(3)、(4)运行时，同时进行输出电压的控制；将电压传感器VS2测量的实际输出电压u_o与指令值u_oref相比较，得到的偏差值u_oe进入控制器G_cv2处理，G_cv2输出移相角φ；

(7)将两列载波根据移相角信号φ进行移相，将调制信号分别与两列载波相比较，最终得到四列具有不同占空比的脉冲序列；

(8)若没有得到停止信号，重复运行步骤(3)～(7)，直至得到停止信号；

所述的电流分配模块在数字处理器中使用离散函数实现，电流分配模块将低频变化的电分配给蓄电池处理，将快速变化的电流分配给超级电容处理；

所述的移相角与占空比满足条件为：

其中，D_B为桥臂A中S₂的稳态占空比，D_SC为桥臂B中S₄的稳态占空比。