[发明专利]一种适用于分布式储能型MMC的电池荷电状态预测优化控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于分布式储能型MMC的电池荷电状态预测优化控制方法，建立分布式储能型MMC模型、锂电池模型以及DC‑DC变换器模型；根据所建立的模型，依次进行电流内环控制和功率外环控制；电流内环控制是根据模型预测优化控制手段，得到IGBT开关管T₄占空比信号，通过IGBT开关管T₄占空比调制准确追踪动态电流参考值；功率外环控制是针对分布式储能型MMC相间、桥臂间和子模块间电池荷电状态差异，建立离散时域预测功率模型，通过负反馈控制生成动态电流参考值。上述方法简单有效，易于模块化设计，能够实现高电平大容量分布式储能型MMC电池荷电状态均衡，并提高系统能量利用率。

技术领域

本发明涉及特高压柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种适用于分布式储能型模块化多电平换流器(Multilevel Modular Converter-Distrusted Energy Storage,MMC-DES)的电池荷电状态预测优化控制方法。

背景技术

目前，在能源变革和新能源消纳中，分布式储能技术与特高压直流输电相结合的分布式储能型MMC因其高电平大功率、储能能力强和外送能力强等显著优势，正以功率价值、容量价值和能量价值发挥作用。然而，由于制造工艺、电池状态等众多因素导致电池容量和等效电阻在投运时刻略有不同。随着系统运行时间的推移，循环充放电次数的增多，各电池性能以不同的速率退化，电池荷电状态差异也随之增大，且单个电池的容量和输出功率是有限的，若电池荷电状态不加以均衡控制，将导致部分电池过度放电或深度充电而退出运行，降低电池组的能量利用率。

针对电池荷电状态(State of Charge,SOC)极度不均衡问题，现有技术中提出采用差分电流直流分量控制或注入零序电压的相间SOC均衡控制，注入桥臂电流基频电流分量的桥臂间SOC均衡控制以及SOC排序、叠加各个交流电压分量或直流电压分量的子模块间SOC均衡控制，触发级控制则采用载波移相调制。然而在高电压大功率的直流输电系统中，随着电平数的增多，系统控制愈加复杂、波形调制困难，传统载波移相控制不再适用于大功率高电平场景。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于分布式储能型MMC的电池荷电状态预测优化控制方法，该方法简单有效，易于模块化设计，能够实现高电平大容量分布式储能型MMC电池荷电状态均衡，并提高系统能量利用率，同时还可以提高系统响应速度和抑制电池电流纹波。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于分布式储能型MMC的电池荷电状态预测优化控制方法，所述方法包括：

步骤1、建立分布式储能型MMC模型、锂电池模型以及DC-DC变换器模型；

步骤2、根据步骤1所建立的模型，依次进行电流内环控制和功率外环控制；

步骤3、电流内环控制是根据模型预测优化控制手段，得到IGBT开关管控制信号占空比的变化量，通过IGBT开关管T₄占空比调制准确追踪动态电流参考值，实现电池荷电状态均衡控制以及系统快速动态响应；

步骤4、功率外环控制是针对分布式储能型MMC相间、桥臂间和子模块间电池荷电状态差异，建立离散时域预测功率模型，通过负反馈控制生成动态电流参考值。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法简单有效，易于模块化设计，能够实现高电平大容量分布式储能型MMC电池荷电状态均衡，并提高系统能量利用率，同时还可以提高系统响应速度和抑制电池电流纹波。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。