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第52卷第16期电力系统保护与控制Vol.52No.16

2024年8月16日PowerSystemPiectionandControlAug.16,2024

DOI:10.19783/ki.pspc.231432

基于MMC的分布式储能系统及其快速SOC均衡控制策略

马文忠，孙伟，王玉生²，张文艳，李恒硕，朱亚恒

（1.中国石油大学（华东）新能源学院，山东青岛266580；2.中国石油天然气股份有限公司规划总院，北京100083）

摘要：提高基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的分布式储能系统(distributedenergy

storagesystems,DESS)的能量利用率，解决储能子模块(energysub-module,ESM)荷电状态(stateofcharge,SOC)均衡

问题至关重要。针对现有的SOC均衡控制策略的不足，提出内外分层的快速SOC均衡控制策略。外层针对桥臂

间或相间的SOC差异，通过改进MMC模型预测控制(modelpredictivepredictivecontrol,MPC)，配合自适应均衡

系数，快速调整功率差额。内层引入自适应虚拟电阻法，根据ESM的SOC情况确定主导ESM，自适应调节各单

元的虚拟电阻，产生相应的电压梯度，结合MMC排序算法使ESM按照各自SOC进行功率分配，从而实现ESM

的SOC快速均衡，提高DESS能量利用率。通过在Matlab/Simulink构建仿真模型，证明了所提控制策略的有效

性和可行性。

关键词：模块化多电平换流器；分布式储能系统；模型预测控制；荷电状态；虚拟电阻

StobasedonMMCandrapdSOCbalancingcontrolstrategy

Distributedenergy

MAWenzhong,SUNWeil,WANGYusheng,ZHANGWenyan,LIHengshuo,ZHUYaheng

(1.InstituteofNewEnergy,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao266580,China;

2.PetroChinaPlanningandEngineeringInstitute,Beijing100083,China)

Abstract:Toimprovetheenergyutilizationofdistributedenergystoragesystems(DESS)basedonmodularmultilevel

converters(MMC),itiscrucialtoaddressthestateofcharge(SOC)balanceofenergysub-modules(ESM).Toaddress

thelimitationsofexistingSOCbalancecontrolstrategies,afastSOCbalancecontrolstrategybasedoninternaland

externalhierarchicalcontrolisproposed.TheouterlayeraimstoaddresstheSOCdifferencesbetweenupperandlower

armsorphaselegs.Toachievethis,thispaperproposesimprovingthemodelpredictivecontrol(MPC)ofMMC,in

conjunctionwit