[发明专利]一种混合储能系统改进解耦控制的方法

说明书

本发明提供一种基于量子粒子群算法和双线性插值的混合储能系统改进解耦控制方法，针对混合储能系统的电路，根据Y‑Δ转换原理得到Δ型等效电路并根据Δ型等效电路求取等效电感L，电感电流i，并计算软开关特性和开关管损耗。然后在传统解耦控制的基础上计算变换器软开关特性和开关管损耗对解耦参数的影响，改进解耦模型。最后根据量子粒子群算法求解改进后的解耦模型，得到稳定工作点的电流值与相位角的对应表格，通过输入电流参考值，查表获得稳态工作点，并代入双线性插值法进行运算，在低分辨率情况下提高控制的精度，得到混合储能系统的解耦控制参数，进而实现解耦控制，降低控制器的实时计算的压力，提高混合储能系统的控制精度。

技术领域

本发明涉及一种混合储能系统改进解耦控制的方法，特别涉及一种基于量子粒子群算法和双线性插值的混合储能系统改进解耦控制方法。

背景技术

目前能源与环境问题的日益加剧，可再生能源存在巨大的发展空间。新能源发电系统中，为减小太阳能，风能等可再生能源由于发电不连续、不稳定等问题对系统造成的干扰，需要配备一定容量的储能单元。蓄电池与超级电容组成的混合储能系统相较于单一的储能单元，具有特性互补，可延长电池使用寿命等优势，在实际中应用较广。

传统的混合储能单元通过多个分立的DC/DC变换器接入发电系统，导致系统结构复杂，不易集中管理。多端口DC/DC变换器可将多个储能单元有效的结合在一起，提高系统的功率密度，具有电路拓扑简单，成本较低，易于实现系统集中控制和能量管理等优点。

完全隔离型多端口DC/DC变换器通过一个多绕组高频变压器将各端口进行连接，所有端口均实现电气隔离，因此实际应用更加广泛。但是由于漏感的存在，使得各端口功率通过绕组磁通叠加后产生耦合关系，导致各个变量的控制环路设计较为复杂。现有技术中提出了多种解决方法，例如，通过设置控制环路的带宽，引入了新的解耦控制变量，大大降低了两个控制变量之间的耦合关系，但是该方法并没有实现完全解耦；部分文献通过推导了解耦条件下功率传输的等价关系，得到解耦变量的关系表达式，实现解耦，但该方法模型过于简单，控制精度差；部分文献提出通过离线训练得到解耦模型，采用神经网络在线求得控制参数，但是神经网络运算量过大，难以实现实时控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明是针对蓄电池与超级电容混合储能三端口变换器的耦合效应，如图1所示，端口2连接负载；端口1接蓄电池，采用电压电流的双闭环控制，用来稳定端口2的母线电压；端口3连接超级电容，采用电流单环控制，并向母线传输能量。

为提高系统解耦精度，在传统解耦控制的基础上考虑变换器软开关范围以及器件损耗对解耦参数的影响，采用改进解耦控制策略，为避免在解耦过程中实时求解非线性方程组的计算压力，采用量子粒子群算法对非线性解耦方程组进行离线求解，得到解耦参数表，存入控制系统当中，另外为降低控制系统的内存消耗，利用双线性插值算法减少解耦参数的存储量，该算法的特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，对于混合储能系统的电路，根据Y-Δ转换原理得到Δ型等效电路并根据Δ型等效电路求取等效电感L，电感电流i；

步骤S2，根据Δ型等效电路计算软开关特性和开关管损耗；

步骤S3，基于所述软开关特性和所述开关管损耗改进解耦模型，得到改进后的电流的非线性方程组；

步骤S4，根据量子粒子群算法求解改进后的电流的非线性方程组，得到稳定工作点的电流值与相位角的对应表格，通过输入电流参考值，查表获得稳态工作点，并代入双线性插值法进行运算，得到混合储能系统的解耦控制参数，进而实现解耦控制。

进一步地，本发明提供的混合储能系统改进解耦控制的方法中，步骤S1包括如下步骤：