[发明专利]一种网侧能量抑制的超级电容储能控制装置

摘要

本发明公开了一种网侧能量抑制的超级电容储能控制装置，其特征在于考虑负载的不确定性、冲击性，以及直流母线电压波动对系统性能的影响，通过采集母线侧、网侧、超级电容模组侧、交流电机侧的电压、电流、功率等信息，进行状态模式识别和功率预测，在满足能耗最小的目标下，通过功率分配的二次规划与误差校正，有效抑制充电模式下网侧能量的吸收，实现充放电模式下负载能量跟踪、母线电压脉动抑制及各控制单元之间的快速平稳切换，保证交流电机运行在发电和电动状态下的能量协调分配和平稳运行。适用于微电网、新能源发电、交通运输、工程机械等能量回收与再利用，提高能量利用率的场合。

主权项

1.一种网侧能量抑制的超级电容储能控制装置，其特征在于，包括主电路系统单元、信号采集单元和控制单元；其中，所述主电路系统单元包括三相电网（1）、三相整流器（2）、滤波电容（3）、三相PWM逆变器（4）、交流电机（5）、双向DC/DC变换器（6）和超级电容模组（7）；所述信号采集单元包括网侧电流传感器（8）、第一模数转换电路（9）、母线电流传感器（10）、第二模数转换电路（11）、高压侧电压传感器（12）、第三模数转换电路（13）、高压侧电流传感器（14）、第四模数转换电路（15）、超级电容电流传感器（16）、第五模数转换电路（17）、超级电容电压传感器（18）、第六模数转换电路（19）、功率检测器（20）和第七模数转换电路（21）；所述控制单元包括状态识别模块（22）、SOC计算模块（23）、与门（24）、模式切换模块（25）、预测算法模块（26）、二次规划与功率校正模块（27）、功率前馈双闭环控制器（28）和PWM发生器（29）；/n三相电网（1）的三相线均连接至三相整流器（2），三相整流器（2）的DC+输出端和DC-输出端分别通过直流母线正（30）和直流母线负（31）连接至三相PWM逆变器（4），在直流母线正（30）上串联有网侧电流传感器（8）和母线电流传感器（10），在直流母线正（30）与直流母线负（31）之间并联有滤波电容（3）与高压侧电压传感器（12），三相PWM逆变器（4）经功率检测器（20）连接交流电机（5）；双向DC/DC变换器（6）的高压侧一端通过高压侧电流传感器（14）与直流母线正（30）相连，双向DC/DC变换器（6）的高压侧另一端与直流母线负（31）相连，双向DC/DC变换器（6）的低压侧一端通过超级电容电流传感器（16）与超级电容模组（7）的一端相连，双向DC/DC变换器（6）的低压侧另一端直接与超级电容模组（7）的另一端相连，超级电容电压传感器（18）并联在双向DC/DC变换器（6）和超级电容模组（7）之间；/n其中，网侧电流传感器（8）、母线电流传感器（10）、高压侧电压传感器（12）、高压侧电流传感器（14）分别经由第一模数转换电路（9）、第二模数转换电路（11）、第三模数转换电路（13）和第四模数转换电路（15）输入到状态识别模块（22），超级电容电流传感器（16）、超级电容电压传感器（18）分别经由第五模数转换电路（17）和第六模数转换电路（19）输入到SOC计算模块（23），状态识别模块（22）和SOC计算模块（23）输出的信号经与门（24）和模式切换模块（25）后输送到预测算法模块（26），高压侧电压传感器（12）、超级电容电流传感器（16）、超级电容电压传感器（18）输出的信号分别经由第三模数转换电路（13）、第五模数转换电路（17）和第六模数转换电路（19）转换后也输送到预测算法模块（26），预测算法模块（26）输出交流电机（5）的预测功率值，并输送给二次规划与功率校正模块（27），超级电容电压传感器（18）和功率检测器（20）输出的信号分别经由第六模数转换电路（19）和第七模数转换电路（21）转换后也输送到二次规划与功率校正模块（27），进行负载、母线能量实时跟踪及线性化处理，二次规划与功率校正模块（27）输出校正后的功率预测值给功率前馈双闭环控制器（28），高压侧电压传感器（12）、超级电容电流传感器（16）、超级电容电压传感器（18）和功率检测器（20）输出的信号分别经由第三模数转换电路（13）、第五模数转换电路（17）、第六模数转换电路（19）和第七模数转换电路（21）转换后也输送到功率前馈双闭环控制器（28），功率前馈双闭环控制器（28）输出的PWM控制信号经PWM发生器（29）生成PWM信号驱动双向DC/DC变换器（6）工作。/n