[发明专利]含有变系数负载观测器的混合储能控制系统

说明书

本发明涉及含有变系数负载观测器的混合储能控制系统，混合储能控制装置输出端分别连接蓄电池储能单元和超级电容储能单元，所述的蓄电池储能单元和超级电容储能单元分别通过双向DC‑DC变换器并联至直流母线上，变系数有限时间负载观测器输出端连接混合储能控制装置输入端，所述的变系数有限时间负载观测器以直流母线的实时电压和实时电流值作为输入，输出负载阻抗估计值至混合储能控制装置输入端，通过混合储能控制装置控制储能单元，维持直流母线电压稳定。与现有技术相比，本发明具有实现状态的有限时间精确重构、为混合储能控制器提供快速准确的负载状态估计和提高储能系统的控制性能等优点。

技术领域

本发明涉及负载控制领域，尤其是涉及一种含有变系数负载观测器的混合储能控制系统及其设计方法。

背景技术

直流微网运行的稳定性能很大程度上取决于混合储能系统的控制性能，由于混合储能控制系统输入变量包含有负载状态反馈信息，该信息不易直接测量，因此需用负载观测器获得该信息。但目前大多数的负载观测器都是基于李雅普诺夫稳定意义下讨论的，精确的负载状态信息只能在无穷时间内跟踪，无法在有限时间内获得，这一点使得控制器不能快速准确地生成控制律，进而影响混合储能控制性能。

由于混合储能系统为时变系统，其中的负载，母线电压以及电路参数均为时变参数，常系数的有限时间负载观测器不能很好地观测负载信息。为此，设计一种适合于混合储能控制系统的变系数有限时间负载观测器是十分必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含有变系数负载观测器的混合储能控制系统。变系数有限时间负载观测器可以在有限时间内实现负载状态的快速准确跟踪，为混合储能控制系统提供精确的负载状态反馈，提高混合储能控制性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含有变系数负载观测器的混合储能控制系统，所述的混合储能控制系统包括蓄电池储能单元和超级电容储能单元，以及混合储能控制装置，所述的混合储能控制装置输出端分别连接蓄电池储能单元和超级电容储能单元，所述的蓄电池储能单元和超级电容储能单元分别通过双向DC-DC变换器并联至直流母线上，所述的混合储能控制系统还包括变系数有限时间负载观测器，所述的变系数有限时间负载观测器输出端连接混合储能控制装置输入端。

所述的变系数有限时间负载观测器以直流母线的实时电压和实时电流值作为输入，输出负载阻抗估计值至混合储能控制装置输入端，通过混合储能控制装置控制储能单元，维持直流母线电压稳定。

一种用于含变系数负载观测器的混合储能控制系统的设计方法，所述的混合储能控制系统将直流母线的总电流和负载电压输入变系数有限时间负载观测器，由变系数有限时间负载观测器估计负载变化信息，所述的变系数有限时间负载观测器输出实时负载数据至混合储能控制装置，使混合储能控制装置对直流母线电压进行实时控制，维持直流母线电压稳定，所述的方法包括以下步骤：

S1、变系数有限时间负载观测器设计；

S2、混合储能控制系统数学模型建立；

S3、混合储能控制装置设计。

步骤S1具体为：

推导直流母线电压动态方程：

i_s为储能单元注入到直流母线的电流值，也是变系数有限时间负载观测器的输入值；

v_c为直流母线电压，R为负载阻抗；

在负荷端，设计变系数有限时间负载观测器：

为直流母线电压估计值，是时变量，也是变系数有限时间负载观测器的输入值；