[发明专利]一种基于双重模糊的两级式混合储能装置及控制方法

说明书

本发明属于波浪发电控制技术领域，公开应用于一种基于双重模糊的两级式混合储能装置及控制方法，混合储能装置由蓄电池和超级电容组成，分别经DC‑DC变换器接至直流母线，所述混合储能装置用于改善所述直驱式波浪发电系统的输出特性；其次根据混合储能中储能装置类型和特点对混合储能进行一级控制，维持驱式波浪发电系统中直流母线电压稳定和电机和负载之间功率平衡；同时，根据混合储能状态的限制，通过双重模糊控制，对一级控制的结果进行修正，以保证储能装置的安全。

技术领域

本发明属于波浪发电控制技术领域，具体涉及一种基于双重模糊的两级式混合储能装置及控制方法。

背景技术

波浪能的特点是推力大，瞬时功率波动频繁，波动范围大。在直驱式波浪发电系统中，由于缺少液压或者气压系统的隔离调节，使得直驱式波浪电机输出功率随波浪在一个周期内瞬时功率可以同时出现最大值和最小值。通过增加储能装置，可以平抑波浪电机功率波动。单一储能形式无法同时满足波浪能长周期和短周期内的功率波动要求，以蓄电池和超级电容组成的混合储能系统，可以同时提供较大的能量密度和较大的功率密度，可以使得波浪发电系统更可靠稳定。因此，需要解决混合储能在直驱式波浪发电系统中的自适应控制问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于双重模糊的两级式混合储能装置及控制方法，解决了现有技术中混合储能在直驱式波浪发电系统中的自适应控制问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于双重模糊的两级式混合储能控制方法，包括以下步骤：

(1)一级控制器(虚拟阻抗下垂控制器)检测系统直流母线电压水平，蓄电池经DC-DC变换器注入系统直流母线的实时电流，以及超级电容经DC-DC变换器注入系统直流母线的实时电流；

(2)一级控制器(虚拟阻抗下垂控制器)根据输入电流计算出蓄电池和超级电容的参考电流；

(3)将蓄电池和超级电容的参考电流根据蓄电池荷电状态和超级电容荷电状态作为变量送入二级控制器(双重模糊控制器)，得出经过修正的蓄电池和超级电容参考电流；

(4)根据修正后的参考电流产生DC-DC变换器的控制信号，对蓄电池和超级电容的实际输出电流进行控制。

进一步地，混合储能采用基于双重模糊的两级控制方式，一级控制采用虚拟阻抗下垂控制，二级控制采用双重模糊控制。

进一步地，蓄电池承担的功率波动频率与蓄电池响应时间之间满足如下关系：

其中f_pc为不影响蓄电池寿命的情况下，蓄电池承担的最大功率波动频率，波浪所有频段的功率中，高于f_pc的部分不可由蓄电池承担；若低于f_pc的部分超出蓄电池容量限制，超出部分由超级电容承担；T_r为蓄电池的响应时间；K为修正系数，用来表征蓄电池响应时间与实际承担的最大功率波动频率之间的关系。

进一步地，所述步骤(2)中，蓄电池参考电流如下式所示：

其中,i_obat为蓄电池注入直流母线的电流，V_ref-i_obat·R为直流母线电压参考值，u_dc为直流母线实际电压，γ_b为中间变量，k_pbat为比例系数，k_ibat为积分系数。

进一步地，述步骤(2)中，超级电容参考电流如下式所示：