[发明专利]一种基于链式混合储能系统的故障控制策略

摘要

本发明公开了基于链式混合储能系统的故障控制策略，基于双频载波移相PWM法，在有源直流侧故障时，通过在不同储能单元间的能量传递以保持各单元的直流侧电压稳定，从而实现容错运行。在故障容错控制策略中，将储能单元分为充电单元、放电单元及待机单元三类，通过辅助功率环将放电单元能量传输到充电单元中，同时并为保证容错控制能力，对链式系统中三类储能单元数量及超级电容容量进行合理设计。

主权项

1.一种基于链式混合储能系统的故障控制策略，所述的混合储能系统由N个储能单元级联，每个储能单元中包含串联的Boost变换器和H桥逆变器，两者通过超级电容器耦合，Boost变换器的直流侧电源为蓄电池，级联H桥和输出电路之间并联一LC谐振支路，LC支路由电感、电容和电阻串联，其与H桥单元形成辅助功率环回路，构成辅助功率环；其特征在于，所述的控制策略包括以下步骤：步骤(1)，在系统正常运行时，采用有功功率控制，有功功率控制采用电压电流双闭环结构，输出电压通过与负载上的给定参考电压进行比较后，差值经过一个比例积分调节器，得到电感电流参考值，该参考值通过与电感电流瞬时值进行比较，差值经过电流比例调节器调节后得到所需的系统基波调制信号；步骤(2)，当储能单元直流侧检测到的电压低于给定阈值时，启动故障容错控制。其直流侧采取电压的闭环控制，计算给定参考电压与采集电压的差值，其经过一个比例环节后得到辅助频率调制波幅值；同时给定充电单元、放电单元及待机单元的辅助频率调制波的相角，基于以上参量，生成所需的辅助频率正弦波信号。步骤(3)，将得到的系统基波调制信号和辅助频率调制信号合成，作为链式混合储能系统中多电平变换器的调制波信号；步骤(4)，采用双频载波移相PWM调制，利用前述步骤所得到的N组调制波信号，得到链式储能系统各链节的PWM控制信号，分别对三类储能单元进行控制，从而实现维持故障单元及系统的正常工作；所述的3类储能单元分别为：充电单元、放电单元及待机单元；当储能单元直流侧故障发生时，其即作为充电单元，通过吸收其他单元传递的能量以保持正常工作状态；放电单元即通过辅助功率环向充电单元传递能量，待机单元不参与高频分量的能量传递，其主要作用为平衡无功功率。