[發明專利]一種復合儲能系統及其能量優化控制系統

在審

• 申請號: 201610235232.4
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105790252A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 尚敬;趙新;胡惇;羅凌波
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及電力技術領域，特別是涉及一種復合儲能系統及其能 量優化控制系統。

背景技術

在復合儲能系統中，不同儲能元件的并聯方法主要有三種：被動 式、半主動式和主動式。被動式并聯方法是儲能元件與直流母線直接 相連，實現簡單；但是儲能元件之間的功率分配僅由內阻決定，且需 要儲能元件的電壓與直流母線電壓相同，因此需要更多的儲能元件， 成本較高。半主動式并聯方法中部分儲能元件通過DC/DC(直流-直流) 變換器與直流母線相連可以進行主動控制，但直接與直流母線相連的 儲能元件仍然不可控。

目前復合儲能系統多采用超級電容和電池兩種儲能元件構成，其 中超級電容作為功率型儲能元件，電池作為能量型儲能元件；而對于 三種及以上的儲能元件組成的復合儲能系統的研究較少。

由此可見，如何提高復合儲能系統中儲能元件的擴展性以及并聯 的方式是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種復合儲能系統及其能量優化控制系統， 用于提高復合儲能系統中儲能元件的擴展性以及并聯的方式。

為解決上述技術問題，本發明提供一種復合儲能系統及其能量優 化控制系統，包括：

獲取模塊，用于獲取復合儲能系統中對應的DC/DC變換器的輸 入電流、輸出電流、輸出電壓和虛擬阻抗；

計算模塊，用于將所述虛擬阻抗和所述輸出電流做乘法運算得到 阻抗壓降值；將參考電壓值與所述阻抗壓降值做減法運算，再與輸入 電壓做減法運算得到第一中間值；將所述第一中間值做比例積分運算 得到第二中間值；將所述第二中間值與所述輸出電流做減法運算得到 第三中間值；將所述第三中間值做比例積分運算得到第四中間值；將 所述第四中間值與載波輸入值做減法運算得到脈沖寬度調制信號，并 將所述脈沖寬度調制信號輸出至對應的DC/DC變換器的開關器件；

其中，所述虛擬阻抗根據與所述DC/DC變換器連接的儲能元件 的類型確定。

優選地，當所述儲能元件為磷酸鐵鋰電池時，所述虛擬阻抗為虛 擬電阻串聯虛擬電感的形式。

優選地，當所述儲能元件為超級電容時，所述虛擬阻抗為虛擬電 阻串聯虛擬電容的形式。

優選地，當所述儲能元件為鈦酸鋰電池時，所述虛擬阻抗為虛擬 電阻的形式。

一種復合儲能系統，包括上述所述的控制系統，以及至少一組儲 能單元，所述儲能單元包括儲能元件和與所述儲能元件連接的DC/DC 變換器；

其中，所述DC/DC變換器的第一端與直流母線的正極連接，所 述DC/DC變換器的第二端與直流母線的負極連接。

優選地，包括3組所述儲能單元分別為第一儲能單元、第二儲能 單元和第三儲能單元；

其中，所述第一儲能單元包括磷酸鐵鋰電池和與所述磷酸鐵鋰電 池連接的第一DC/DC變換器；

所述第二儲能單元包括鈦酸鋰電池和與所述鈦酸鋰電池連接的 第二DC/DC變換器；

所述第三儲能單元包括超級電容和與所述超級電容連接的第三 DC/DC變換器。

本發明所提供的復合儲能系統及其能量優化控制系統，根據復合 儲能系統中對應的DC/DC變換器的虛擬阻抗、輸入電流和輸出電流 以及參考電壓值、輸出電壓和載波輸入值計算出脈沖寬度調制信號。 通過將脈沖寬度調制信號作用到對應的DC/DC變換器的開關器件就 可以調節直流母線系統達到功率平衡。通過設置不同“虛擬阻抗”類 型來直觀的反映不同的頻響特性來響應不同負荷變化，可實現不同儲 能元件的協調控制，在滿足儲能系統優化運行的基礎上可最大限度地 延長儲能單元的壽命。此外，由于虛擬阻抗可以根據復合儲能系統中 的儲能元件的類型確定，因此在儲能系統中儲能元件類型可以方便增 加，提高了復合儲能系統中儲能元件的擴展性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例中所需要使用 的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明 的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動 的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的一種復合儲能系統及其能量優化控制系統的 結構圖；

圖2為本發明提供的一種控制系統應用于復合儲能系統的結構 圖；