半主动式混合储能系统及其模型预测能量控制方法技术方案

本发明专利技术提出一种半主动式混合储能系统及其模型预测能量控制方法，包括蓄电池、DC/DC升降压变换器、超级电容和输出直流母线，蓄电池依次和DC/DC升降压变换器、超级电容、输出直流母线连接；同时，设计了基于该混合储能系统模型预测能量控制方法，建立直流母线电压优化控制和半主动式混合储能系统损耗控制的综合优化函数，通过对优化函数最优求解得到对应的最优控制变量。优控制变量。

【技术实现步骤摘要】
半主动式混合储能系统及其模型预测能量控制方法


[0001]本专利技术属于混合储能系统直流变换方法领域，具体涉及一种半主动式混合储能系统及其模型预测能量控制方法。

技术介绍

[0002]基于被动式和全主动式的混合储能系统广泛应用于电动汽车、电驱动装备、微电网等领域。混合储能系统由能量密度高的蓄电池、功率密度高的超级电容和负责转换蓄电池或超级电容功率的DC/DC变换器组成。例如专利文献CN104283298A、CN104716835A、CN106899029B、CN107017617等，由于直流母线侧负载功率的不稳定性，蓄电池和超级电容之间的功率分配问题对于减缓电池容量衰减和提高储能系统的效率具有十分重要的意义。
[0003]如图1和图2所示，传统的混合储能系统结构主要以被动式和全主动式为主，它们的缺点表现在：1、在被动式混合储能系统结构中，蓄电池和超级电容直接并联在一起，然后和直流母线直接相连，蓄电池和超级电容的功率分配主要由它们的内阻值决定，混合储能系统不能被有效控制和管理，也不利于蓄电池的健康高效使用；2、在全主动混合储能系统结构中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半主动式混合储能系统，其特征在于：包括蓄电池、DC/DC升降压变换器、超级电容和输出直流母线，蓄电池依次和DC/DC升降压变换器、超级电容、输出直流母线连接，超级电容直接和输出电流母线连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述DC/DC升降压变换器包括一电感、一电容、第一开关管和第二开关管，电感的一端与蓄电池正极连接，电感的另一端与第一开关管和第二开关管的一端连接，第一开关管的另一端与蓄电池负极连接和电容的一端连接，第二开关管的另一端与电容和超级电容的一端连接。3.一种半主动式混合储能系统模型预测能量控制方法，包括如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对所述系统中的蓄电池建模、DC/DC变换器效率建模；步骤2：依据实时输出直流母线电压、输出直流母线电压设定值和所述系统的总功率损耗，得到综合优化函数；步骤3：通过所述系统中的变量和参数约束函数，采用穷举法求解蓄电池电流的最优控制量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1中的对所述系统中的蓄电池建模，u
oc
为蓄电池开路电压，R
b
为蓄电池内阻，u
b
为蓄电池的端口电压，i
b
为蓄电池电流，k为采样时刻，蓄电池的功率损耗为P
bloss
(k)＝i
b2
(k)R
b
，蓄电池的输出电压预测值为u
b
(k+1)＝u
oc
(k)
‑
R
b
i
b
(k+1)。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1中的对所述系统中的DC/DC变换器效率建模，DC/DC变换器的功率损耗为：P
conloss
(k+1)＝u
b
(k+1)i
b
(k+1)[1
‑
η1(k+1)]，其中，DC/DC变换器效率η1和蓄电池输出功率P
b
(k)＝u
b
(k)i
b
(k)有关，它们的函数关系为η1(k)＝α1P
b4
(k)+β1P
b3
(k)+γ1P
b2
(k)+δ1P
b
(k)+ε1，k为采样时刻，R
b
为蓄电池内阻，u
b
为蓄电池的端口电压，α1、β1、γ1、δ1和ε1均为系数。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤2中的综合优化函数为：minJ1(k+1)＝σ1|u
o
(k+1)
‑
u
oref
|+ξ1P
totalloss
(k+1)其中，minJ1为综合优化函数，k为采样时刻，u
oref
为混合储能系统直流母线电压设定值，P
totalloss
为混合储能系统的功率损耗，P
totalloss
＝P
bloss
+P
conloss<...

【专利技术属性】
技术研发人员：申永鹏，王延峰，李元丰，谢小品，李海林，孙建彬，刘普，王乾，杨小亮，胡智宏，李信波，温胜涛，闫增伟，忽中奥，王继光，彭飞，郑竹风，刘迪，
申请(专利权)人：河南卓正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：