[发明专利]一种超级电容变换器功率控制方法

说明书

一种超级电容变换器功率控制方法，包含功率给定环节、能量平衡状态判断环节、参考电流强制执行环节和PWM允许状态判断环节四部分。功率给定环节根据高压侧电压产生自动补偿功率值，同时接收外部EMS下发的给定功率值，输出参考电流预设值；能量平衡状态判断环节判断超级电容是否需要静态时小功率充放电，以维持静态时超级电容期望的荷电状态；参考电流强制执行环节用于能量平衡充放电、临近充放电截止时电流限幅和强制放电几种特殊工况时的电流设定与限幅，以避免充放电截止时突然卸载对外部直流电网的冲击；PWM允许状态判断环节根据参考电流预设强制值和低压侧电压产生PWM允许标识，控制PWM调制信号到直流三电平主电路的输出。

技术领域

本发明涉及一种超级电容变换器的功率控制方法。

背景技术

对新能源和可再生能源的研究和开发，寻求提高能源利用率的先进方法，已成为全球共同关注的首要问题。作为一个能源生产和消耗大国，我们既有节能减排的需求，也有能源增长以支撑经济发展的需要，这就需要大力发展储能产业。

储能方式包括物理储能、电化学储能、电磁储能三大类，其中物理储能中的飞轮和电磁储能中的超级电容两种储能方式，具有长寿命、循环次数多，充放电时间快的优点，特别适用于需要短时间大倍率快速充放电的场合应用，也可以用于快速补充电网暂态过程或者次同步振荡相关的有功功率缺失。

超级电容还可以在大容量储能系统中与电化学储能电池配合使用，通过合理的能量管理策略，超级电容用于平抑系统中短时间尺度的快速功率波动，电化学储能电池用于维持长时间尺度的能量平衡，这样就可以大大降低快速充放电和频繁充放电对电化学储能电池的伤害，延长电化学储能电池的寿命。

超级电容一般通过DC/DC变换器实现与外部直流电网接口，实现超级电容的充放电控制。应用在超级电容充放电控制时，DC/DC变换器也称超级电容变换器。专利CN201610015017采用隔离型Buck/Boost-LLC电路实现超级电容充放电控制，Buck/Boost变换器为超级电容变换器的常用拓扑，未给出充放电控制方法；专利CN201610599055提出一种适用于超级电容的三段式充电电路及其为超级电容快速充电的硬件控制方法，不够灵活；专利CN201711373009提出一种超级电容动态充放电控制方法和装置，实现超级电容充放电的动态控制调节，未考虑整个系统对超级电容荷电状态的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种超级电容变换器的功率控制方法。

应用本发明的超级电容变换器连接在超级电容和外部直流电网之间，实现超级电容的充放电控制。所述的超级电容变换器分为直流三电平主电路和控制单元两部分，其中直流三电平主电路完成功率变换，本发明的功率控制方法在控制单元中实现。