混合储能系统瞬态响应预测控制研究

杨磊，高妍，张红娟，张芳，靳宝全

（1.太原理工大学电气与动力工程学院，山西 太原 030024；2.太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，山西 太原 030024）

随着新能源技术不断发展，蓄电池和超级电容作为两种主要的储能单元被广泛应用在车载储能和可再生能源发电等混合储能系统[1-2]。超级电容具有功率密度大、循环周期长以及动态响应快等特点，常常与蓄电池构成混和储能系统对蓄电池能量进行补充以改善系统的动态响应[3-5]。其中，对超级电容和蓄电池中的能量进行分配的关键器件是双向DC/DC变换器[6]。双向DC/DC变换器对负载变换的响应速度直接影响混合储能系统的安全性和稳定性。

国内外学者对双向DC/DC变换器进行了大量的研究。文献[7]将切相控制与多自由度调频相结合推导出最佳切相点对应的负载电流和工作频率，减少了负载变换时电流波动，提高了系统的工作效率。文献[8]采用非线性电感，结合改进型移相控制策略，消除了能量环流，加快了系统的动态响应。文献[9]提出一种自适应瞬态检测技术和瞬态增强技术，变换器占空比能在0～1之间迅速变换，减少了输出过冲电压的恢复时间。

针对所提问题，提出一种应用于混合储能系统的瞬态响应预测控制策略。通过建立双向DC/DC转换器的精确数学模型得到输出电压和负载变化的函数表达式，在负载增加的瞬间，由瞬态响应预测算法得到输出电压的波动范围及时间节点，对变换器电压参考值实现动态修正，并结合双闭环控制策略迅速稳定输出电压。……