[发明专利]一种混合储能自主分频能量管理方法

摘要

本发明公开了一种混合储能自主分频能量管理方法，通过在各储能单元的下垂控制中引入虚拟阻感和虚拟电容控制环，改变各变换器的等效输出阻抗值，通过合理的参数设计以减小系统参数及电压电流双环控制对变换器的等效输出阻抗值的影响，使其在低频域成阻感特性，在高频域成容性，从而使储能电容和储能电池优势互补，提高了混合储能的动态特性，实现能量的最有利用。在负荷突变时，超级电容迅速动作吸收系统瞬时功率的高频部分，提高系统的动态响应；蓄电池平衡功率波动的低频部分，延长了使用寿命，保证了系统的可靠运行。

主权项

1.一种混合储能自主分频能量管理方法，适用于直流微网混合储能控制系统；直流微网包括光伏模块、混合储能模块、电力电子变换器及负荷；所述光伏模块通过Boost电路与直流母线连接；所述混合储能模块包括超级电容和蓄电池，所述超级电容、蓄电池的输出均经Buck/Boost电路连接在直流母线上；所述负荷由DC/DC变换器和阻性负载模拟；其特征在于，该方法包括以下步骤：1)在每个采样周期的起始点，对直流母线电压Udc、超级电容实际输出电压Uosc、蓄电池实际输出电压Uob、光伏侧的输出电流ires、超级电容输出电流iosc、蓄电池输出电流iob、负载输出电流iL1和iL2进行采样，将经过AD转换器转换后的数据送给DSP控制器进行读取与存储；2)将采样得到的负载电流iL1与iL2求和，再与光伏模块的输出电流ires相减得到储能模块所要提供或吸收的电流io；3)将步骤1)采样得到的蓄电池实际输出电流值iob与所引入的虚拟电感Lv及虚拟电阻Rv分别相乘后再求和，得到蓄电池输出侧电压修正值ΔUob：ΔUob＝(Rv+sLv)iob；将步骤1)采样得到的超级电容输出电流值iosc与所引入的虚拟电容Cv相乘后得到超级电容输出侧电压修正值ΔUosc；4)利用下式计算得到蓄电池输出侧电压参考值U_ob^*：其中，U_ref为与蓄电池输出端连接的Buck/Boost电路的输出电压参考值；ΔU_ob为蓄电池输出侧电压修正值；用与超级电容连接的Buck/Boost电路的输出电压参考值U^*_ref减去超级电容输出侧电压修正值ΔU_osc，得到超级电容输出侧电压参考值U_osc^*；5)将蓄电池输出侧电压参考值Uob*与采样得到的蓄电池实际输出电压Uob相减，得到电压误差信号ΔUob_ref；将超级电容输出侧电压参考值Uosc*与超级电容实际输出电压Uosc相减，得到电压误差信号ΔUosc_ref；6)将电压误差信号ΔUob_ref经PI控制器调节后，得到蓄电池所连接的Buck/Boost电路电感侧的电流参考值ib_ref；将电压误差信号ΔUosc_ref经PI控制器调节后，得到超级电容所连接的Buck/Boost电路电感侧的电流参考值isc_ref；7)用电流参考值ib_ref与蓄电池所连接的Buck/Boost电路中的电感电流反馈值ib相减，其差值经PI调节后，得到蓄电池所连接的Buck/Boost电路PWM调制波信号D1*，将其传送至驱动保护电路，产生驱动信号，用来驱动蓄电池所连接的Buck/Boost电路；用电流参考值isc_ref与超级电容所连接的Buck/Boost电路中的电感电流反馈值isc相减，其差值经PI调节后，得到超级电容所连接的Buck/Boost电路PWM调制波信号D2*，将其传送至驱动保护电路，产生驱动信号，用来驱动超级电容所连接的Buck/Boost电路。