在分布式发电系统中,为了提供瞬间大功率并维持直流电网电压的稳定,需要引入超级电容储能装置,而储能装置与直流母线间的能量流动通常需要通过双向DC-DC变换器进行控制。双有源桥变换器作为一种双向隔离型DC-DC变换器,具有扩展灵活、效率高等优势,广泛应用于双向直流变换场合。本文针对双有源桥和超级电容(Dual Active Bridge and Supercapacitor,DAB-SC)组成的储能系统,提出了一种带反馈校正的模型预测控制(Model Predictive Control with Feedback Correction,MPCFC)方法,缩短了系统整体的动态调节时间。首先,本文分析了DAB变换器和超级电容的拓扑结构及工作原理,采用超级电容简化集总参数模型,并对该模型进行仿真分析。在超级电容等效模型基础上,对DAB变换器利用状态空间平均法建立了系统输出电压的状态空间模型,并推导出系统的电流和功率表达式。其次,针对超级电容与DAB变换器动态响应特性不匹配,从而影响系统整体的动态响应速度的问题,本文研究了一种应用于DAB-SC储能系统带反馈校正的模型预测控制方法。对传统模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)与MPCFC两种控制方法的工作原理进行对比,并分析了模型参数失配对系统控制性能的影响。为了减小系统中被控量预测值与实际响应值的偏差,将当前时刻的预测误差用于调整下一个控制时刻的预测误差进而实现反馈校正,建立并求解目标函数,得到最优的移相量并将其作用于系统中,使系统整体达到最优的动态响应。最后,为了验证所提出带反馈校正的模型预测控制方法的有效性,针对DAB-SC储能系统分别搭建了仿真模型及实验平台。在超级电容工作正常充放电模式下,通过MATLAB软件对系统的动态调节时间分别采用传统MPC和MPCFC方法进行仿真与比较,还分析了模型参数失配对系统控制性能的影响。基于仿真结果对传统模型预测控制方法和带反馈校正的模型预测控制方法进行实验研究,实验结果表明:在单移相控制下,相较于传统MPC方法,本文所提出的控制方法在超级电容正常工作范围内缩短了系统整体的动态调节时间34s,进一步验证了本文理论分析的正确性和所提出控制方法的有效性。
暂无评论