[发明专利]一种用于模块化混合储能系统的预测电流控制方法和装置

说明书

本发明公开一种用于模块化混合储能系统的预测电流控制方法和装置，包括：根据包含模块化混合储能系统的直流微电网结构，应用MPC预测控制器得到混合储能系统下一时刻的功率需求，对下一时刻功率需求进行功率均分，得到每组混合储能系统所需平抑功率；将所述每组混合储能系统所需平抑功率通过低通滤波器分频，分别得到超级电容和蓄电池的功率需求；根据所述超级电容和蓄电池的功率需求，计算出蓄电池和超级电容输出电流的参考值I_BATREF和I_SCREF，并作为每组混合储能系统的蓄电池和超级电容PI控制的电流内环参考输入值。采用本发明的技术方案，响应迅速，抗扰性强，解决了因开关频率不足导致纹波较大的问题。

技术领域

本发明属于储能技术领域，尤其涉及一种用于模块化混合储能系统的预测电流控制方法和装置。

背景技术

新能源发电已成为缓解能源危机，减少环境污染的有效途径，在多个领域得到了广泛应用。由于风电、光伏等新能源发电系统具有分散性、间歇性特点，需加入分布式储能系统“削峰填谷”，保证供电功率稳定。由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统可充分发挥电池高能量密度和超级电容高功率密度的特性，特别适用于新能源发电系统。随着新能源发电容量的不断增大，混合储能系统的容量也越来越大，由单个混合储能系统并联而成的模块化混合储能系统应运而生。

模块化混合储能系统的控制策略有传统PI控制和模型预测控制(MPC)。传统PI控制是基于低通滤波功率进行分频的双环控制，该方法能够实现蓄电池和超级电容之间的功率分配，但调节过程较长，在系统工作点变化后难以保持良好的工作性能。而MPC控制是通过有限的开关状态与灵活的目标函数实现对象的控制，结构简单，易于实现，但传统MPC控制策略会因开关频率不固定或者频率较低造成较大的纹波。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于模块化混合储能系统的预测电流控制方法和装置，结合了PI控制与MPC控制的优势，响应迅速，抗扰性强，以解决因开关频率不足导致纹波较大的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于模块化混合储能系统的预测电流控制方法，包括：

步骤S1、确定包含模块化混合储能系统的直流微电网结构，其中，所述模块化混合储能系统包含多组蓄电池和超级电容并联的混合储能系统；

步骤S2、应用MPC预测控制器得到混合储能系统下一时刻的功率需求，对下一时刻功率需求进行功率均分，得到每组混合储能系统所需平抑功率；

步骤S3、将所述每组混合储能系统所需平抑功率通过低通滤波器分频，得到超级电容和蓄电池的功率需求；

步骤S4、根据所述蓄电池功率需求P_BATREF和超级电容的功率需求P_SCREF，计算出蓄电池和超级电容输出电流的参考值I_BATREF和I_SCREF，将所述电流参考值I_BATREF和I_SCREF作为每组混合储能系统的蓄电池和超级电容PI控制的电流内环参考输入值。

作为优选，步骤S2具体为：计算混合储能系统k+1时刻的输出电流I_REF(k+1)，表示为：

其中，I_CBUS(k+1)为k+1时刻直流母线电容电流，I_CPL(k)为k时刻的负载电流，I_S(k)为k时刻的电源输出电流，C_BUS为直流母线电容，N为周期个数，T_S为模型预测控制的采样周期，V_DC(k)为k时刻的直流母线电压，V_DCREF为直流母线目标电压，I_REF(k+1)为k+1时刻混合储能系统输出电流；