考虑脉冲负载影响的直流微电网变换器模型预测控制策略

赵新宽， 陈燕东， 姚 鹏， 姜洪朝

(1. 珠海城市职业技术学院珠海市智能电网技术协同创新中心， 广东 珠海 519000； 2. 湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心， 湖南 长沙 410082； 3. 珠海万力达电气 自动化有限公司， 广东 珠海 519000； 4. 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所， 北京 102209)

1 引言

随着电力电子技术的发展，直流微电网相关技术将成为未来新能源接入、全电飞机或船舶的核心关键架构。直流微电网能提供高效且可靠的配电，并通过简单控制对能量进行灵活管理[1-3]。对于全电船舶而言，负载类型较为多样，包含常规负载、推进负载、脉冲负载(Pulsed Power Load，PPL)和专用高功率负载等[4,5]。其中PPL会间歇性从电网中消耗大量功率，具有一种高功率脉冲行为特性，可能导致电网电压波动和跳变，甚至导致整个直流微电网失电[6,7]，故对系统运行和控制提出了很高的要求。对此，直流微电网中设置基于电池组或超级电容的储能系统(Energy Storage System，ESS)可对PPL进行关键条件下的补偿，从而提高系统可靠性和效率[8-10]。

通常增加电池组储能的主要方法是增加电池数量，故功率成本折中和电流均分问题使得其不是最理想补偿PPL的方案。而超级电容由于其内阻低、功率密度高和循环寿命长，是一种对电池组较好的储能补充，可形成混合ESS方案[11-13]。混合ESS方案下，PPL暂停时，超级电容平滑充电，而在PPL工作时，其快速放电进行功率缓冲。文献[14]指出混合ESS可减少内部损耗，并增加ESS的寿命，故较单电池组具有更好的性能。混合ESS若直接接入直流侧，则称为无源混合ESS，其优点是成本低和损耗小。……