一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，属于直流微电网混合储能控制领域。在外环电压控制、内环功率控制的双闭环控制的基础上，该方法在任意t时刻，外环采用基于下垂特性的电压控制，将直流母线的实时采样电压U

【技术实现步骤摘要】
一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法


[0001]本专利技术涉及直流微电网混合储能控制技术，具体涉及一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法。

技术介绍

[0002]由蓄电池和超级电容组成的混合储能装置具有高能量密度和高功率密度的优点，在直流微电网母线电压波动时可以有效维持母线电压稳定，平抑母线功率波动。混合储能系统控制策略通常采取基于模型预测控制的控制算法。相对于传统的PI控制，模型预测控制具有建模简单、无需PI参数调节、无脉宽调制及相关参数调节等优点，并且其主动预测的方式使动态响应速度大大优于传统PI的控制方法。在模型预测控制具有诸多优势的同时，控制的难点主要集中体现在模型预测控制是以被控量k时刻的状态为基础，通过对模型进行预测得到k+1时刻的状态量，然后遍历k+1时刻所有有效的输出状态组合，选择目标函数最小值所对应的输出状态作为系统的输出。但是，因为模型预测仅考虑了一个控制周期内的最佳输出状态，并未考虑预测模型在两个或多个控制周期内的最优解，同时也忽略了其他输出状态所包含的最优信息，算法具有保守性，容易陷入局部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，考虑电感阻值，使预测模型精度更高，混合储能系统由蓄电池模块和超级电容组成，U
sto
为储能系统侧的电压值，i
sto
为储能单元输出的电流，流过电感L，R
L
为电感电阻，因R
L
对输出电压的影响所以不可忽略，在建立等效电路时，把电感电阻R
L
和U
d
也考虑在内，U
d
为二极管正向导通时的压降，U
dc
‑
sto
为直流母线侧的电压值；所述控制方法具体为：步骤1，在外环电压控制、内环功率控制的双闭环控制的基础上，外环采用基于下垂特性的电压控制，实时采样直流母线电压值，通过下垂系数的计算，最终得到直流侧输入功率的参考功率值P
*
；步骤2，将直流侧输入的参考功率P
*
作为内环多步模型预测控制的输入参考值，利用低通滤波器，结合蓄电池和超级电容的充放电特性，将功率密度低的部分作为蓄电池组参考功率P
*bat
分配给蓄电池模块，而功率密度高的部分作为超级电容参考功率P
*SC
分配给超级电容；步骤3，分别建立蓄电池组模块和超级电容模块的预测模型和目标函数，采用欧拉方法对模型进行离散化处理，迭代方程得到多步预测模型，然后对多步模型预测的每个控制周期的寻优路径进行误差系数的加权比较，得出变换器开关状态最优的组合并将其作用于混合储能系统，进而控制储能装置的出力，达到实现灵活的能量管理和平抑发电单元或负荷功率波动的功能；步骤4，混合储能系统中的蓄电池组结合自身的SOC值，通过设定合理的功率偏差增益系数K0将模型预测出的功率差别化地分配给不同的蓄电池组，以消除蓄电池组SOC的不均衡程度，从而平衡各蓄电池组的SOC值，稳定直流母线电压。2.根据权利要求1所述的一种基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，综合考虑到计算量和系统稳态性问题，选择多步预测模型的预测步长为2。3.根据权利要求1所述的基于多步模型预测的直流微电网混合储能系统控制方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：通过实时采样直流母线的电压U
dc
‑
sto
，将其直流母线端电压的参考值U
*dc
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，李正明，陈剑月，王啸尘，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：