[发明专利]一种超级电容充放电过程切换控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容充放电过程的切换控制方法。

背景技术

在目前的分布式电网中，风能、太阳能等可再生能源的比重越来越大。由于这些能源的电源输出功率受环境因素影响具有间歇性和随机性，将导致其并网后对电力系统的安全性和稳定性造成诸多不利影响。通常给可再生能源配置一定比例的静态无功补偿器可以快速补偿其无功功率，维持接入电网处电压稳定，而对于有功功率补偿，需要在可再生能源电源侧配置一定容量的储能系统。通过优化控制储能系统和这些能源电源的运行（即储能系统的功率配置），平抑可再生能源电源注入电力系统的功率波动，使其输出功率满足电力系统安全稳定运行的要求。同时，为使储能系统具备大容量和大功率性能，通常采用能量型储能介质（如蓄电池）和功率型储能介质（如超级电容）混合组成储能系统。其中，功率型储能介质（如超级电容）的能量密度小、功率密度大，且高倍率充-放电不会损害其性能。因此，在优化控制储能系统和这些能源电源的运行过程中，需要给出有效的优化控制策略以实现储能系统合理、有效的充放电功率配置。

经过对现有的关于超级电容充放电切换控制技术文献的检索发现，目前根据不同储能介质的特性，用自动状态机控制方法实现风能、太阳能等发电系统的储能控制，或结合多滞环PID调节控制策略，研究适用于微网的超级电容储能系统。进一步，在储能介质离散时间数学模型的基础上，研究功率型储能介质组成的储能系统，利用模糊控制策略实现储能优化控制。这些成果通常侧重于储能过程机理分析，同时在储能功率配置控制器设计中没有显式地考虑不同储能单元的物理约束、荷电量等限制，及各储能单元的充-放电过程的不同特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于切换系统的共同控制Lyapunov函数，构造一个解析的无约束切换状态反馈控制律，其中控制律的可调参数间接反映了闭环状态趋于平衡点的速率，从而实现超级电容充放电切换控制。本设计方法容易理解，使用方便。其中主要执行部分通过MATLAB实现，技术简单，运算量较小。

本发明为了解决上述技术问题采用的技术方案为：

步骤一、根据超级电容充放电机理，并查阅相关文献，建立超级电容充放电过程动态模型，并通过适当假设来简化该模型。超级电容充放电过程动态模型设计以超级电容的剩余荷电状态，的变化表示充放电过程，荷电状态等于剩余电量/最大储能电量；应用能量守恒原理，建立超级电容的充放电过程的动态数学模型，如下：

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