[發明專利]一種用于多源混合動力系統的分散式功率分配法有效

申請號：	202010421326.7	申請日：	2020-05-18
公開（公告）號：	CN111463837B	公開（公告）日：	2021-05-14
發明（設計）人：	蔡坤城;陳家偉;宋清超;張財志	申請（專利權）人：	重慶大學
主分類號：	H02J3/46	分類號：	H02J3/46;H02J3/38
代理公司：	重慶信航知識產權代理有限公司 50218	代理人：	吳彬
地址：	400030 ***	國省代碼：	重慶;50
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于混合動力系統分散功率分配
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【權利要求書】：

1.一種用于多源混合動力系統的分散式功率分配法，其特征在于，包括步驟：

1)搭建多源混合動力系統，所述多源混合動力系統包括燃料電池單元、蓄電池單元和超級電容單元；燃料電池單元包括燃料電池和連接燃料電池與直流母線的燃料電池變換器，燃料電池變換器為單向DC/DC變換器；蓄電池單元包括蓄電池和連接蓄電池與直流母線的蓄電池變換器，蓄電池變換器為雙向DC/DC變換器；超級電容單元包括超級電容和連接超級電容與直流母線的超級電容變換器，超級電容變換器為雙向DC/DC變換器；

2)設計多源混合動力系統的混合下垂控制策略，其包括：

i)采用虛擬下垂控制器對燃料電池單元、蓄電池單元和超級電容單元進行功率分配，燃料電池單元采用虛擬電感下垂控制器，蓄電池單元采用虛擬電阻下垂控制器，超級電容單元采用虛擬電容下垂控制器；

所述虛擬電感下垂控制器的輸出伏安特性為：

所述虛擬電阻下垂控制器的輸出伏安特性為：

所述虛擬電容下垂控制器的輸出伏安特性為：

式中，V_nom為直流母線標稱電壓；i_oFC，i_oB，i_oSC分別為燃料電池單元，蓄電池單元，超級電容單元的輸出電流；v_oFC，v_oB，v_oSC分別為燃料電池單元，蓄電池單元，超級電容單元的輸出電壓；i^*_oFC，v^*_oB，v^*_oSC分別表示i_oFC，v_oB，v_oSC的測量值；L_vFC為燃料電池變換器的虛擬電感，R_vB為蓄電池變換器的虛擬電阻，C_vSC為超級電容變換器的虛擬電容；s表示拉普拉斯算子；

ii)設計虛擬下垂控制參數：

根據步驟i)中設計的混合下垂控制器得到蓄電池變換器所充當的帶通濾波器的傳遞函數為

式中，A_u為通帶增益，ω₀為中心角頻率，Q為品質因數，其中：

從傳遞函數G_B(s)的下限頻率f_L和上限頻率f_H得到中心頻率f₀和帶寬Δf為：

Δf＝f_H-f_L (6)

通過f₀和Δf得到品質因數Q和固有頻率ω₀：

再根據系統的額定功率P_e，直流母線標稱電壓V_nom以及電壓紋波系數∈確定虛擬電阻R_vB的取值：

聯立(5)至(9)計算出虛擬電感L_vFC和虛擬電容C_vSC的取值；

3)燃料電池單元、蓄電池單元和超級電容單元各自的虛擬下垂控制器的內部控制回路由電壓控制回路和電流控制回路組成，電壓控制回路中的電壓控制器和電流控制回路中的電流控制器級聯，將燃料電池變換器控制為電流源，將蓄電池變換器和超級電容變換器控制為電壓源從而去調節母線電壓，為負載提供所需的功率。

2.根據權利要求1所述的用于多源混合動力系統的分散式功率分配法，其特征在于：步驟3)中所述的電壓控制器和電流控制器均采用PI控制器，并采用以下公式設計兩PI控制器的參數，

其中k_vp-x和k_vi-x分別是電壓PI控制器的比例增益和積分增益；k_ip-x和k_ii-x分別是電流PI控制器的比例增益和積分增益；ω_vx是電壓PI控制器的期望帶寬，ω_ix是電流PI控制器的期望帶寬；η是介于1/10和1/5之間的常數；V_x是各供電源的額定電壓，D_x是占空比d_x的穩態值，L_x是源變換器的濾波電感，C_x是源變換器的輸出濾波電容器，下標x被寫為FC，B，SC分別表示燃料電池，蓄電池單元，超級電容器單元。