混合储能系统二次电压补偿方法与流程

技术特征：
1.一种混合储能系统二次电压补偿方法，其特征在于包括以下步骤：1)分别对锂电池和超级电容进行电压补偿，其中，虚拟阻抗控制中虚拟电阻控制的锂电池变换器的输出电压补偿控制为：u
12
＝u
ref-r
d
i
11
(u
ref-u
12
)g
b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，u
12
为锂电池变换器输出电压；u
ref
为输出参考电压；r
d
为虚拟电阻值；i
11
为锂电池变换器电感电流；g
b
为输出电压二次补偿控制器，g
b
＝k
pb
k
ib
/s，k
pb
为控制器比例系数，k
ib
为控制器积分系数。超级电容端电压补偿控制为：式中，u
22
为超级电容变换器输出电压；c
d
为虚拟电容值；i
21
为超级电容变换器电感电流；g
sc
为端电压补偿控制器g
sc
＝k
pc
k
ic
/s，k
pc
为控制器比例系数，k
ic
为控制器积分系数，s为复变量；u
210
为超级电容端电压稳定偏差，设置为0，即瞬态响应后能量恢复端电压恢复初始值；k
sc
为虚拟电容值与超级电容值之间的比值关系；2)设计控制器参数；2.1)根据虚拟电阻控制的锂电池变换器输出电压补偿的控制框图，系统传递函数g
sva
(s)为：2.2)设置零点频率为电压环截止频率的5倍，二次电压补偿控制传递函数的零极点的角频率ω
svaz
和ω
svap
分别为：式中，f
cv1
和f
sva
分别零极点角频率ω
svaz
和ω
svap
的频率值。2.3)根据二次电压补偿后锂电池变换器的输出阻抗传递函数g
ob2
(s)，以及二次电压补偿后超级电容变换器的输出阻抗传递函数g
osc2
(s)，可得储能介质变换器电感电流可表示为：
式中，2.4)根据共轭主导极点将虚拟电容控制变换器的电感电流传递函数的三阶系统化简为二阶系统；2.5)以电流二阶系统的响应时间与虚拟电阻和虚拟电容构成滤波器的时间常数相同为目标，设计二阶系统的参数，进而得到虚拟电容二次电压补偿控制器的参数。2.根据权利要求1所述的混合储能系统二次电压补偿方法，其特征在于：步骤2.1)所述的系统传递函数初始为式中，g
id
(s)为电感电流与占空比的传递函数，g
ud
(s)输出电压与占空比的传递函数。电感电流与输出电压之间的小信号传递函数g
iu
(s)，由电感电流与占空比的传递函数g
id
(s)比输出电压与占空比的传递函数g
ud
(s)得到，小信号传递函数受到变换器控制带宽的限制，简化为：因此，系统函数简化为：

技术总结
本发明提供了一种锂电池和超级电容组成的混合储能系统的电压补偿方法，涉及储能技术领域，能够充分利用储能系统的配置容量。本发明包括：采用二次电压补偿的方法补偿虚拟阻抗控制引起的输出电压偏差，以及超级电容瞬态响应后端电压越限的问题；为了维持虚拟阻抗控制的功率分配特征，基于系统响应时间一致的控制环路等效化简的方法设计二次电压补偿环路控制器参数。本发明适用于混合储能系统在新能源交通工具、新能源电力系统等场合的电压控制。新能源电力系统等场合的电压控制。新能源电力系统等场合的电压控制。


技术研发人员：程龙 张方华
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/4/1