[发明专利]一种用于多混合能源系统的直流母线电压稳定方法

说明书

本发明提供了一种用于多混合能源系统的直流母线电压稳定方法。该发明将特种车辆在各种工况运行下的运行成本和直流母线电压的稳定性相结合，目的是在维护特种车辆直流母线电压稳定运行的前提下实现特种车辆运行成本最低。上述方法步骤如下:首先确定好的特种车辆的高压供电系统的结构，建立储能系统合理的充放电模型；其次将特种车辆的每种工况分成若干段，得到各个阶段的待优化的目标函数；然后根据母线电压波动幅值采用下垂控制方法进行分类抑制，从而实现混合动力汽车运行工况改变时直流母线电压稳定的前提下经济性达到最优。

技术领域

本发明属于多混合能源系统的特种车辆领域，具体涉及了一种用于多混合能源系统的多混合能源系统的特种车辆直流母线电压稳定方法。在维持车辆直流母线电压稳定的前提下，实现运行成本最低。

背景技术

多混合能源系统的特种车辆(Special Vehicle with Multi Hybrid EnergySystem)是采用多种能源为其动力源(如发动机、发电机、超级电容、蓄电池等)的一类新型的特种车辆，与纯电动车辆相比由于采用了多种动力源为其提供动力，因此多混合能源系统的特种车辆的续航里程比纯电动车辆的续航里程长，也是特种车辆未来发展的一个颇有前景的方向；由于多混合能源系统的特种车辆采用了超级电容作为其一种动力源，在频繁启停的工况下可以充分发挥电动机和其他储能元件的特性，降低发动机对化石燃料的消耗，使多混合能源系统的特种车辆运行在油耗和污染最低的工况下。多混合能源系统的特种车辆结合电能和传统机械能来代替传统汽车凭借机械、电气、液压和气动系统去驱动汽车的各个子系统，各类电力电子器件、电动机驱动器和控制数字信号的处理器领域的最新进展已经为改善汽车电气系统的性能和运行可靠性提供了保证。

多混合能源系统的特种车辆直流母线电压稳定是多混合能源系统的特种车辆正常运行的重要指标之一，各种精密设备能够正常运行得益于直流母线电压的稳定，此外使用直流电供电的设备若想各种在最佳运行状态也离不开直流母线电压的稳定。由于各种设备经常通过电力电子变换装置接到直流母线上，因此常见的维持母线电压稳定的方法都落脚于对电力电子设备的控制之上，尤其是对双向DC/DC变换器和双向DC/AC变换器的控制之上。但传统的控制方法仅仅考虑直流母线电压的稳定之上，没有考虑到多混合能源系统的特种车辆中储能系统中的超级电容和蓄电池的寿命影响，因此无法做到在维持多混合能源系统的特种车辆直流母线电压稳定的基础之上达到运行成本最低的效果。

发明内容

为了在维持多混合能源系统的特种车辆直流母线电压稳定基础之上实现运行经济的最大化，根据多混合能源系统的特种车辆在各种不同运行工况下对直流母线稳定性的扰动，结合相关优化算法实现多混合能源系统的特种车辆在运行过程中运行成本最低，为此本发明提出了一种用于多混合能源系统的直流母线电压稳定方法。相比较只考虑维持直流母线电压稳定的方法，本发明更加具有经济效益；与只考虑运行成本的优化策略相比，本发明维持了直流母线电压稳定性，因此更加具有实际意义。此外，本发明采用多阶段优化的策略，并将电力变换器的功率电压下垂关系以等式约束的形式引入到目标函数中，实现了使系统工作在最佳状态，动力电池组和超级电容组工作状态根据特定给的工况特征进行合理变化，能够对能量需求起到更好的“削峰填谷”的作用。

本发明优点在于：

(1)与只考虑经济性的优化策略相比，本发明考虑利用储能系统的下垂特性来维持多混合能源系统的特种车辆直流母线电压的稳定性，更加符合实际情况。

(2)与传统维持直流母线电压方法相比，由于本发明考虑到多混合能源系统的特种车辆运行情况，并采用动态规划的优化策略，可以实现在维持直流母线电压稳定的基础之上实现经济的最大化。

(3)本发明将变换器的下垂特性以等式约束的形式引入到目标函数中去，结合改进的动态规划的方法，可以将直流母线电压稳定与车辆经济运行有机结合，从而对多混合能源系统的特种车辆运行具有比较有意义的理论价值。

附图说明