一种新型超级电容器储能系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种新型超级电容器储能系统控制方法，包括直流微电网、滑模变结构控制、储能系统电路，其特征在于该方法是一种用于双向 DC/DC 电路中的滑模变结构控制方法，该方法可应用于孤岛运行和并网运行 2 种方式控制。针对超级电容器储能系统中双向 DC/DC 电路进行广义滑模控制，以保证系统的全局稳定性和鲁棒性。本发明专利技术的新型超级电容器储能系统控制方法，能够很好地应对外界和负荷的突变，保证电能质量在合格范围内，即使光照突然消失，系统仍能保证短时供电。采用广义滑模控制控制双向 DC/DC 电路，保证了系统的全局稳定性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型超级电容器储能系统控制方法
本专利技术属于超级电容储能控制领域，尤其涉及一种用于双向DC/DC电路中的新型超级电容器储能系统控制方法。
技术介绍
随着化石能源的减少与环境污染问题的日益突出，可再生能源逐步被人们认可、接受。微电网概念的出现为分布式电源接入电网或是孤岛运行提供了一个全新平台。直流微网可以实现光伏等可再生能源就地并网，节约投资成本；直流微网对直流负荷直接供电，省去了中间能量变换环节，降低了成本；直流微网没有频率稳定和谐波问题，供电质量控制更加直接。直流微电网电能质量的研究重点在于维持母线电压稳定，保证系统功率平衡。储能技术的发展为微电网提高供电质量提供了一种有效途径。与蓄电池、锂电池等其他储能设备相比，超级电容器不仅具有充放电速度快、功率密度大和储能效率高等优点，而且在容量配置和工作温度范围方面也具有明显优势，因此，本文采用超级电容器作为储能设备单元。国内外对于微网中储能系统的控制方法进行了研究，有传统PID控制、模糊控制、滑模控制以及较为复杂的人工智能控制等研究。有学者指出传统PID控制法不能根据实时检测的误差值改变控制参数，不能很好地抑制大范围的电压波动。有的学者采用状态空间法得到超级电容器储能系统的小信号模型，并采用双闭环PI控制实现电能的双向流动。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供了一种新型超级电容器储能系统控制方法，该方法是一种用于双向DC/DC电路中的滑模变结构控制方法，该方法可应用于孤岛运行和并网运行2种方式控制。针对超级电容器储能系统中双向DC/DC电路进行广义滑模控制，以保证系统的全局稳定性和鲁棒性。本专利技术采用的技术方案是，一种新型超级电容器储能系统控制方法，包括直流微电网、滑模变结构控制、储能系统电路。所述的直流微电网，主要由可再生电源、储能系统、直流负载、交流负载、DC/DC和DC/AC交换装置构成。所述的滑模变结构控制，是在状态空间中为控制系统设计一切换面，利用不连续的控制规律，不断地变换系统的结构，迫使系统状态沿着这个特定的平面向平衡点滑动，最后渐近稳定于平衡点或是平衡点的某个允许邻域内。所述的储能系统电路，是直流微网的核心构成，其性能的好坏决定了整个微网系统的电能质量，因此对储能系统的控制尤为重要。本专利技术的有益效果是：本专利技术的新型超级电容器储能系统控制方法，能够很好地应对外界和负荷的突变，保证电能质量在合格范围内，即使光照突然消失，系统仍能保证短时供电。采用广义滑模控制控制双向DC/DC电路，保证了系统的全局稳定性和鲁棒性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。图1是本专利技术电路原理框图。具体实施方式如图所示，本专利技术的新型超级电容器储能系统控制方法，包括直流微电网、滑模变结构控制、储能系统电路。所述的直流微电网，主要由可再生电源、储能系统、直流负载、交流负载、DC/DC和DC/AC交换装置构成。本专利技术采用10个Maxwell公司生产的48V超级电容器串联的形式组成储能单元，其法拉值为16.7F，设定运行电压范围为200~480V。直流微电网主要有孤岛运行和并网运行模式两种运行方式。所述滑模变结构控制，是在状态空间中为控制系统设计一切换面，利用不连续的控制规律，不断地变换系统的结构，迫使系统状态沿着这个特定的平面向平衡点滑动，最后渐近稳定于平衡点或是平衡点的某个允许邻域内。滑模控制能够实现需要满足4个条件:1）滑动模态的存在性；2）满足可达性条件；3）滑模运动的稳定性；4）系统的动态品质。所述的储能系统电路，是直流微网的核心构成，其性能的好坏决定了整个微网系统的电能质量，因此对储能系统的控制尤为重要。超级电容器模型等效为1个电容器与2个电阻串联的形式，用RC等效电路表征的超级电容器电流和电压的变化趋势与实际超级电容器的充电变化相一致，所以该模型能够较好地表示超级电容器的特性。以上关于本专利技术的具体描述，没有局限性，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型超级电容器储能系统控制方法，包括直流微电网、滑模变结构控制、储能系统电路，其特征在于该方法是一种用于双向 DC/DC 电路中的滑模变结构控制方法，该方法可应用于孤岛运行和并网运行 2 种方式控制；针对超级电容器储能系统中双向 DC/DC 电路进行广义滑模控制，以保证系统的全局稳定性和鲁棒性。

【技术特征摘要】
1.一种新型超级电容器储能系统控制方法，包括直流微电网、滑模变结构控制、储能系统电路，其特征在于该方法是一种用于双向DC/DC电路中的滑模变结构控制方法，该方法可应用于孤岛运行和并网运行2种方式控制；针对超级电容器储能系统中双向DC/DC电路进行广义滑模控制，以保证系统的全局稳定性和鲁棒性。2.根据权利要求1所述的新型超级电容器储能系统控制方法，其特征在于，所述的直流微电网，主要由可再生电源、储能系统、直流负载、交流负载、DC/DC和DC/AC交换装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喜军，
申请(专利权)人：张喜军，
类型：发明
国别省市：辽宁,21