[发明专利]一种基于超级电容储能的航空电源系统的能量管理策略

权利要求书

1.一种基于超级电容储能的航空高压直流电源系统的负载能量管理策略，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在超级电容储能端和高压直流母线中间增加一个双向DC/DC模块，该双向DC/DC变换器采用隔离型拓扑，变压器原边为超级电容侧，副边为高压直流母线侧。超级电容侧并联一个缓冲电容Cc,用于实现原副两边的电压匹配。

步骤2，原边开关管占空比D₁可调，副边开关管占空比D₂为固定值0.5。

步骤3，双向DC/DC变换器的功率流向控制由变压器原边开关管占空比D₁和原副两边的电压u_ab、u_cd的移相角φ大小决定。功率P与D₁和φ的表达式如下：

D₁＜0.5时，

D₁＞0.5时，

步骤4，控制回路一共有三个闭环控制回路，分别为电压匹配环、汇流条母线电压外环和超级电容电流内环。

步骤5，振荡器产生的三角波和经180°移相后的三角波与电压匹配环经PI 调节器的输出交截，为原边S_2down、S_2up、S_1down、S_1up四个开关管提供控制信号。

步骤6，汇流条母线电压外环和超级电容电流内环构成的双环经PI调节器的输出，与振荡器的载波共同输入移相控制器，得到与载波相差移相角大小的一路三角波。该三角波再与固定占空比为0.5的调制波交截，为副边S_3down开关管提供控制信号，S_3up的控制信号为S_3down控制信号移相180°后得到。

2.根据权利要求1所述能量管理策略，其特征在于，所述步骤4的电压匹配环为：将副边电压等效折算到原边为U_bus/2N，作为电压匹配环的给定值。

3.根据权利要求2所述能量管理策略，其特征在于，所述给定值与通过检测电路得到的原边实际电压值U_cc作差，差值经过PI调节器后的输出值与振荡器输出的载波及所述载波移相180°后的三角波交截，为原边开关管提供控制信号。

4.根据权利要求1所述能量管理策略，其特征在于，所述步骤6的汇流条母线电压外环和超级电容电流内环构成双环控制回路。

5.根据权利要求1或4所述能量管理策略，其特征在于，所述汇流条母线电压外环的电压参考值为外环给定值。

6.根据权利要求5所述能量管理策略，其特征在于，所述外环给定值与经采样得到的汇流条母线电压实际值作差后，经过PI调节器，输出为超级电容电流内环的电流给定值。

7.根据权利要求6所述能量管理策略，其特征在于，所述超级电容电流内环的电流给定值与实际检测得到的超级电容流过的电流作差，经PI调节器后，输出为移相控制器应对振荡器输出载波的移相角度，与振荡器载波同时输入移相控制器，得到一路移相后的三角波，再与固定占空比为0.5的调制波交截，为副边开关管提供控制信号。

8.根据权利要求1所述能量管理策略，其特征在于，所述步骤6的副边S_3up开关管的控制信号为S_3down控制信号移相180°后得到的。