一种超级电容储能系统的母线电压自适应调节方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超级电容储能系统的母线电压自适应调节方法及系统，该方法采用自适应控制策略调节母线电压和/或采用设定点调节策略调节母线电压；自适应控制策略是采用固定参数的电流内环以及自适应的电压外环的双环控制策略，电压外环的比例参数和积分参数随超级电容的端电压动态变化，且系统闭环带宽远离右半平面的零点：所述设定点调节策略为：当前母线电压的实际值与期望值的差值在误差允许范围内，不进行调整；不在误差允许范围内，根据当前的差值并利用超前补偿器计算预测误差，并利用所述预测误差确定调整量并进行调整。通过上述方法可以有效缓解输入电压突变或负载突变情况对输出电压造成的波动影响。变情况对输出电压造成的波动影响。变情况对输出电压造成的波动影响。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容储能系统的母线电压自适应调节方法及系统


[0001]本专利技术属于超级电容储能系统
，具体涉及一种超级电容储能系统的母线电压自适应调节方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，燃料储备和气候变化挑战为清洁运输系统、可再生能源和智能电网的发展提供了强大的动力。超级电容储能系统在这些领域有着广泛的应用。在超级电容储能系统中，超级电容通过DC
‑
DC变换器向负载提供能量。超级电容储能元件具有功率密度高、充放电速率快、循环寿命长以及较宽的工作温度范围等特点。超级电容对于回馈能量的吸收更加高效，对于能量密度较低的问题也可以通过元件的串并联进行解决。由于以上优势超级电容储能系统受到了广泛的关注。
[0003]由于超级电容的端电压随着容量的变化较大，且未知的负载会随机的波动，因此直流母线电压会产生不可避免的波动。当母线电压不稳定时，将直接影响各种负载的正常运行，对储能系统的可靠性、安全性构成了严重的威胁。由于输入电压和负载情况都是变化的，针对这样的时变系统设计出有效的超级电容直流母线电压控制策略，保证超级电容储能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容储能系统的母线电压自适应调节方法，其特征在于：采用自适应控制策略调节母线电压和/或采用设定点调节策略调节母线电压；其中，所述自适应控制策略是采用固定参数的电流内环以及自适应的电压外环的双环控制策略，所述电流内环的比例参数和积分参数为固定值，所述电压外环的比例参数和积分参数随超级电容的端电压动态变化，且系统闭环带宽ω
c
远离右半平面的零点，以及系统截止频率ω＝ω
c
时，系统开环传递函数的幅值为1；所述设定点调节策略为：当前母线电压的实际值与期望值的差值在误差允许范围内，不进行调整；不在误差允许范围内，根据当前的差值并利用超前补偿器计算预测误差，并利用所述预测误差确定调整量并进行调整。2.根据权利要求1所述的母线电压自适应调节方法，其特征在于：系统对应闭环带宽ω
c
远离右半平面的零点且系统截止频率ω＝ω
c
，对应系统开环传递函数的幅值为1时，确定所述电压外环的比例参数和积分参数；其中，当闭环系统截止频率ω＝ω
c
，开环传递函数的幅值为1时，表示为：式中，K
p
为电压外环的比例参数，K
i
为电压外环的积分参数，s为复变量，G为与负载电阻、超级电容端电压、母线电压相关的系数，a、b为系统闭环零点与极点，ω
c
为闭环带宽。3.根据权利要求2所述的母线电压自适应调节方法，其特征在于：所述电压外环在Boost变换器模式下使得闭环带宽ω
c
远离右半平面的零点，所述闭环带宽ω
c
满足：其中，a为系统的右边平面零点，x为待选择参数表示闭环带宽远离零点的程度。4.根据权利要求3所述的母线电压自适应调节方法，其特征在于：所述电压外环的比例参数和积分参数表示为如下：为如下：式中，K
p
为比例参数，K
i
为积分参数，R
L
和C
f
分别是负载电阻和电容器的值，V
sc
是超级电容的端电压，L是转换器的电感，为母线电压期望值。5.根据权利要求1所述的母线电压自适应调节方法，其特征在于：系统的开环传递函数G
o
(s)为：其中：
式中，K
p
为比例参数，K
i
为积分参数，R
L
和C
f
分别是负载电阻和电容器的值，s为复变量，G为与负载电阻、超级电容端电压、母线电压相关的系数，a、b为系统闭环零点与极点，V
sc
是超级电容的端电压，L是转换器的电感，V

【专利技术属性】
技术研发人员：彭军，石志远，李恒，刘伟荣，黄志武，蒋富，李烁，高凯，张晓勇，杨迎泽，周峰，彭辉，闫立森，关凯夫，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：