【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池功率控制，特别涉及一种基于icmac-pid算法的全钒液流电池功率控制方法。
技术介绍
1、随着“碳达峰、碳中和”战略的推进及新型能源体系的规划建设，太阳能、风能等清洁能源占比越来越大，但新能源发电的间歇性、随机性和波动性给电网带来了挑战。储能系统可以有效提升电网的安全性和运行效能，是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展具有重要意义。
2、全钒液流电池(vanadiumredoxbattery，简称vrb)具有寿命长、安全性高、系统设计灵活、全生命周期成本低等优点，非常适合长时储能，能够促进新能源的消纳。在实际应用时vrb常通过直流变换器接入到直流母线构成vrb储能系统。vrb储能系统用于平抑新能源波动或用于谷电峰用时，其可以视为一个可控的电源，调度系统会对下发功率给定值给储能系统，这就要求储能系统在满足安全稳定运行的前提下能够快速且精准的响应系统需求。
3、文献(孤岛情况下基于模糊控制的储能系统功率控制策略研究)针对储能系统的功率控制提出计及母线净功率的模糊控制策略，能够平抑功率波动，但模糊控制为有静差控制，精度较低。专利《一种含dc/dc变换器的全钒液流电池安全充放电控制方法》(专利号：201210524163.0)及文献《含dc/dc变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略》提出内环为vrb侧电感平均电流控制，外环为恒功率、恒压、涓流切换控制的dc/dc变换器双闭环策略，其功率控制采用的是pi算法，没有考虑电池内阻
4、因此，如何设计一个功率控制器使得vrb储能系统能够快速精准的跟踪功率指令且具有一定的鲁棒性具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于icmac-pid算法的全钒液流电池功率控制方法，以期能提高全钒液流电池功率控制的快速性，同时使得系统具有一定的鲁棒性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术一种基于icmac-pid算法的全钒液流电池功率控制方法的特点是应用于由icmac控制器、pid控制器、电流控制器、直流变换器和全钒液流电池所构成的控制系统中，所述全钒液流电池功率控制是按如下步骤进行：
4、步骤1：将所设定的第k时刻的功率给定值pref(k)与全钒液流电池第k时刻的实际功率p(k)输入到所述pid控制器中进行相减后，得到第k时刻的误差e(k)，再根据式(1)计算得到pid控制器在第k时刻的输出值up(k)：
5、
6、式(1)中，e(k)为第k时刻的误差，e(k-1)表示第k-1时刻的误差；kp为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数；表示从第l时刻到第k时刻的误差总和，l＝0,1,……,k；
7、步骤2：将所设定的第k时刻的功率给定值pref(k)与pid控制器在第k时刻的输出值up(k)输入到所述icmac控制器中，由icmac控制器对第k时刻的功率给定值pref(k)进行标幺化，得到输入信号x，并在区间[xmin,xmax]上对x进行分段量化，从而将输入信号x分成5个区间[xmin,-xh]、[-xh,-xl]、[-xl,xl]、[xl,xh]、[xh,xmax]，并将每个区间的量化级数分别记为nf1、nf2、nn、nz1、nz2，从而利用式(2)得到输入信号x在区间[xmin,xmax]上的n+2c个量化值：
8、
9、式(2)中，xmin表示输入信号x的最大值，xh表示输入信号x的高值，xl表示输入信号x的低值，xmax表示输入信号的最小值，vi为第i个量化值，vi-1为第i-1个量化值，i＝1,……,n+2c，n为量化级数，c为泛化参数；
10、步骤3：所述icmac控制器根据式(3)建立输入信号x到存储空间的映射关系：
11、
12、式(3)中，aj是存储空间中第j个存储单元的元素；vj+c表示第j+c个量化值；
13、步骤4：icmac控制器根据式(4)得到在第k时刻的输出值un(k)：
14、
15、式(4)中，ωj(k)是icmac控制器第j个存储单元在第k时刻的权值，并有：
16、
17、式(5)中，ωj(k-1)是icmac控制器第j个存储单元在第k-1时刻的权值，ωj(k-2)是icmac控制器第j个存储单元在第k-2时刻的权值，η为学习率，β为惯性量；
18、步骤5：所述电流控制器将icmac控制器在第k时刻的输出值un(k)与pid控制器在第k时刻的输出值up(k)相加，获得电流控制器在第k时刻的给定值id-ref(k)；
19、步骤6：所述电流控制器将电流控制器在第k时刻的给定值id-ref(k)与第k时刻的实际充放电电流id(k)进行比例积分计算，从而获得直流变换器在第k时刻的控制电压uc(k)；
20、步骤7：所述直流变换器利用式(6)得到所述全钒液流电池在第k时刻的外部端电压ud(k)：
21、
22、式(6)中，ks表示直流变换器的放大系数；t表示直流变换器的开关频率，ts表示采样周期；
23、步骤8：利用全钒液流电池在第k时刻的外部端电压ud(k)对所述全钒液流电池进行功率控制，从而获得全钒液流电池在第k时刻的实际充放电电流id(k)及实际功率p(k)；
24、步骤9：判断实际功率p(k)是否满足功率控制结束条件，若满足，则表示完成所述全钒液流电池的功率控制，否则，执行步骤10；
25、步骤10：将k+1赋值给k后，重复执行步骤1～步骤9。
26、本专利技术所述的全钒液流电池功率控制方法的特点也在于：所述功率控制结束条件为：
27、当所设定的第k时刻的功率给定值pref(k)等于所述全钒液流电池在第k时刻的实际功率p(k)。
28、本专利技术一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述全钒液流电池功率控制方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
29、本专利技术一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述全钒液流电池功率控制方法的步骤。
30、与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
31、1)本专利技术通过icmac对输入信号进行分段量化，并与pid复合控制实现全钒液流电池的功率控制，能够在保证精度的前提下提高功率跟踪的速度；
32、2)本专利技术通过icmac自学习并修改权值，考虑了电池内阻参数变化对控制器的影响，系统具有一定的鲁棒性，当参数变化时仍能实现功率的快速跟踪；
33、3)本专利技术通过中功率控制方法中采用了电流控制器，可防止全钒液流电池的充放电电流超过保护值，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于ICMAC-PID算法的全钒液流电池功率控制方法，其特征是应用于由ICMAC控制器、PID控制器、电流控制器、直流变换器和全钒液流电池所构成的控制系统中，所述全钒液流电池功率控制是按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的全钒液流电池功率控制方法，其特征是：所述功率控制结束条件为：
3.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1或2所述全钒液流电池功率控制方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
4.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1或2所述全钒液流电池功率控制方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种基于icmac-pid算法的全钒液流电池功率控制方法，其特征是应用于由icmac控制器、pid控制器、电流控制器、直流变换器和全钒液流电池所构成的控制系统中，所述全钒液流电池功率控制是按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的全钒液流电池功率控制方法，其特征是：所述功率控制结束条件为：
3.一种电子设备，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱亚，李鑫，陈薇，蒋琳，仇坤，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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