[发明专利]一种蓄电池-超级电容混合储能变换器的控制方法和装置

说明书

本发明提供一种蓄电池‑超级电容混合储能变换器的控制方法和装置，基于直流母线电压参考值确定维持直流母线电压稳定所需的功率；将维持直流母线电压稳定所需的功率分配给蓄电池和超级电容；基于蓄电池分配的功率需求和超级电容分配的功率需求确定混合储能变换器中开关管的状态，过程简单，提高了动态响应速度，能够快速调节参数，且鲁棒性较好。本发明提供的技术方案提升了蓄电池‑超级电容混合储能的功率响应能力与母线电压支撑能力，保证了光伏发电系统的功率平衡与快速响应时的稳定性。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种蓄电池-超级电容混合储能变换器的控制方法和装置。

背景技术

在光伏发电系统中，混合储能的加入可以帮助其缓冲由光伏电池本身特性带来的功率扰动，提升系统整体的功率稳定性与响应速度，为光伏发电参与电网调节提供保障。由蓄电池和超级电容组成的混合储能由于具有互补的能量特性，应用于光伏发电系统中可以帮助提升其整体的能量处理能力。蓄电池能量密度高，负责提供长时间的能量缓冲；超级电容功率密度高，适用于实现快速的功率响应。蓄电池与超级电容互补，通过双向直流变换器构成的混合储能变换器接入光伏系统，根据系统需求提供能量缓冲与功率响应。现有技术中混合储能变换器一般采用基于PID的级联双环混合储能控制，该方法过程复杂，动态响应速度较慢，难以保证在多种运行条件下的响应性能。另外，PID参数调节耗时长，且基于特定稳态工作点设计的参数值无法在工作点变化后保持良好的控制特性，鲁棒性较差。

发明内容

为了克服上述现有技术中过程复杂、动态响应速度慢、参数调节耗时长和鲁棒性较差的不足，本发明提供一种蓄电池-超级电容混合储能变换器的控制方法和装置，基于直流母线电压参考值确定维持直流母线电压稳定所需的功率；将维持直流母线电压稳定所需的功率分配给蓄电池和超级电容；基于蓄电池分配的功率需求和超级电容分配的功率需求确定混合储能变换器中开关管的状态，过程简单，提高了动态响应速度，能够快速调节参数，且鲁棒性较好。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种蓄电池-超级电容混合储能变换器的控制方法，包括：

基于直流母线电压参考值确定维持直流母线电压稳定所需的功率；

将维持直流母线电压稳定所需的功率分配给蓄电池和超级电容；

基于蓄电池分配的功率需求和超级电容分配的功率需求确定混合储能变换器中开关管的状态。

所述维持直流母线电压稳定所需的功率按下式确定：

P_HSREG＝I_DC(k+1)·V_DCREG

式中，I_DC(k+1)为k+1时刻混合储能变换器的输出电流，V_DCREG为直流母线电压参考值。

所述k+1时刻混合储能变换器的输出电流I_DC(k+1)按下式确定：

I_DC(k+1)＝I_CBUS(k+1)+I_AC(k)-I_PV(k)

式中，I_AC(k)为k时刻由直流母线流出的电流，I_PV(k)为k时刻光伏系统中光伏电池输入到直流母线的电流，I_CBUS(k+1)为k+1时刻流向直流母线电容的电流。

所述k+1时刻流向直流母线电容的电流I_CBUS(k+1)按下式确定：

式中，C_BUS为直流母线电容的容值，N为采样周期个数，V_DC(k)为k时刻直流母线的电压。