[发明专利]一种混合储能的直流供电系统脱网暂态控制方法

权利要求书

1.一种混合储能的直流供电系统脱网暂态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：配置电动汽车退役的梯次动力电池、超导储能和光伏构成混合储能系统；

步骤S2：混合储能系统与电网并网运行时，并网的AC/DC变换器以整流模式运行，对梯次利用的梯次动力电池和超导储能进行充电，同时补充光伏对直流负荷供电不足的功率；

步骤S3：梯次动力电池充电达到SOC上限、超导储能充电完毕后，混合储能系统停止充电，进入备用模式；

步骤S4：当光伏出力不足且电网停电时，所有的直流负荷立即切换由储能供电；

对于超导储能的放电，超导储能检测直流母线电压，以维持直流母线电压值不变为控制目标，输出大电流进行稳压；控制方式为通过PI调节器，控制放电电路的开关占空比控制超导储能放电电流，若直流母线电压偏低则加大超导放电电流，若直流母线电压稳定则保持或适当减小超导放电电流；

与此同时，对于梯次动力电池的放电，则根据超导储能剩余能量确定梯次动力电池输出功率，超导储能剩余能量越大，梯次动力电池输出功率越小，超导储能剩余能量越小，梯次动力电池输出功率越大，实现电池缓慢放电，逐渐达到与负载平衡；

步骤S5：步骤S4结束后，超导储能放电完毕，由梯次动力电池完全接替超导储能对负载进行供电，并维持直流母线电压；

步骤S4中，超导储能的放电具体如下：

通过检测直流母线电压与额定值的差异，通过PI调节器和PWM控制超导储能放电开关的占空比，从而控制超导线圈注入直流母线的电流；通过瞬态大电流的注入维持母线电压平衡；

V_DCbus为直流母线的实际电压，在电网突然断开时，负载对储能系统产生冲击，直流母线的实际电压V_DCbus会发生波动；为控制的参考电压，即通过超导储能放电电流控制将母线电压V_DCbus稳定在

将实际值V_DCbus与目标值进行比较，二者的差值作为“比例-积分调节器”，即PI控制器的输入，PI控制器中P表示比例调节，按比例反应系统的偏差；PI控制器中I表示积分调节，使系统消除稳态误差；电压偏差经过PI调节器后，指挥PWM产生超导充放电电路开关的开通和关断时间比例，从而调节超导线圈注入电流I_SMES的大小；如果V_DCbus降低幅度大，距离差距大，超导储能充放电电路在一个周期中开通的时间越长，关断时间越短，I_SMES越大，从而保证直流母线注入大电流来稳定直流母线电压，使得V_DCbus接近若V_DCbus接近则输入PI控制器的偏差为零，使得无偏差控制目标；

步骤S4中，梯次动力电池的放电具体如下：

首先读取超导线圈放电电流I_SMES，并通过公式计算超导储能还剩下的电能，其中L_SMES为超导线圈电感；

然后读取负荷功率P_load，计算梯次动力电池需要的放电功率P_BESS；

接下来，用P_BESS除以电池出口电压V_HESS获得所需要的电池放电电流目标值并读取实际的电池放电电流I_HESS，将二者的偏差通过PI控制器后，指挥PWM脉宽调制器输出开关动作指令，控制电池充放电电路DC-DC变换器的开关通态和断态时间比，从而控制梯次电池的放电电流I_HESS随着超导放电电流的I_SMES的逐渐减小而逐步增大，系统逐步实现超导储能放电完毕，梯次动力电池对负载进行供电。

2.如权利要求1所述的一种混合储能的直流供电系统脱网暂态控制方法，其特征在于，梯次动力电池的放电功率为：

其中，P_BESS为梯次动力电池储能的输出功率；E_{SMES_rated}为超导储能的最大能量；E_SMES为超导储能的剩余能量；k为功率输出下垂控制系数；P_load为直流母线上所有的负载总和。