[发明专利]一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法

权利要求书

1.一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，考虑电感阻值，使预测模型精度更高，混合储能系统由蓄电池模块和超级电容组成，U_sto为储能系统侧的电压值，i_sto为储能单元输出的电流，流过电感L，R_L为电感电阻，因R_L对输出电压的影响所以不可忽略，在建立等效电路时，把电感电阻R_L和U_d也考虑在内，U_d为二极管正向导通时的压降，U_dc-sto为直流母线侧的电压值；所述控制方法具体为：

步骤1，在外环电压控制、内环功率控制的双闭环控制的基础上，外环采用基于下垂特性的电压控制，实时采样直流母线电压值，通过下垂系数的计算，最终得到直流侧输入功率的参考功率值P^*；

步骤2，将直流侧输入的参考功率P^*作为内环多步模型预测控制的输入参考值，利用低通滤波器，结合蓄电池和超级电容的充放电特性，将功率密度低的部分作为蓄电池组参考功率P^*_bat分配给蓄电池模块，而功率密度高的部分作为超级电容参考功率P^*_SC分配给超级电容；

步骤3，分别建立蓄电池组模块和超级电容模块的预测模型和目标函数，采用欧拉方法对模型进行离散化处理，迭代方程得到多步预测模型，然后对多步模型预测的每个控制周期的寻优路径进行误差系数的加权比较，得出变换器开关状态最优的组合并将其作用于混合储能系统，进而控制储能装置的出力，达到实现灵活的能量管理和平抑发电单元或负荷功率波动的功能；

步骤4，混合储能系统中的蓄电池组结合自身的SOC值，通过设定合理的功率偏差增益系数K₀将模型预测出的功率差别化地分配给不同的蓄电池组，以消除蓄电池组SOC的不均衡程度，从而平衡各蓄电池组的SOC值，稳定直流母线电压。

2.根据权利要求1所述的一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，综合考虑到计算量和系统稳态性问题，选择多步预测模型的预测步长为2。

3.根据权利要求1所述的基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

通过实时采样直流母线的电压U_dc-sto，将其直流母线端电压的参考值U^*_dc-sto进行比较，通过下垂系数的计算，得到直流侧输入电流的参考电流值I_dc，继而得到直流侧输入功率的参考功率值P^*，并将这个功率值作为内环模型预测的输入参考值。

4.根据权利要求1所述的基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，所述步骤2中：

通过低通滤波器将P^*分为高频部分和低频部分，根据蓄电池和超级电容的自身特性，将低频部分作为蓄电池组的功率参考值，高频部分作为超级电容的功率参考值，然后根据直流微电网母线功率波动，分析混合储能装置是发出功率还是吸收功率，即分为Boost预测模型和Buck预测模型。