基于虚拟直流电机参数优化的混合储能控制策略研究.pdfVIP

第45卷第11期太阳能学报Vol.45，No.11

2024年11月ACTAENERGIAESOLARISSINICANov.，2024

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2055文章编号：0254-0096（2024）11-0672-11

基于虚拟直流电机参数优化的混合储能

控制策略研究

11，21，211

李嘉辰，田桂珍，刘广忱，韩小宇，乔顺庆

（1.内蒙古工业大学电力学院，呼和浩特010080；2.大规模储能技术教育部工程研究中心，呼和浩特010080）

摘要：为提高独立运行风光储直流微电网系统惯性与阻尼，针对负载、风/光功率波动引起的母线电压波动问题研究基于虚

拟直流电机（VDCM）的改进混合储能控制策略。推导混合储能系统的小信号模型，分析VDCM参数对系统的动态性能影响，并

给出VDCM参数的合理取值范围。针对传统VDCM控制下参数选取模糊的问题，设计VDCM参数优化控制，采用带精英策略

的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对VDCM参数进行优化，在简化混合储能系统控制的同时解决传统VDCM控制参数选

择模糊的问题。研究超级电容端电压自恢复控制策略，使超级电容端电压在系统发生功率波动后能够及时恢复至初始给定

值，在保证混合储能合理功率分配的基础上，增强系统惯性，同时防止超级电容的过充和过放。对上述控制策略进行仿真研

究，并且搭建基于实时数字仿真系统（RTDS）与快速控制原型（RCP）的硬件在环实验平台进行实验，验证控制策略的正确性与

有效性。

关键词：直流微电网；混合储能；虚拟直流电机；超级电容端电压控制；非支配排序遗传算法

中图分类号：TM721文献标志码：A

使双向DC/DC变换器出口具有直流电机的工作特性，很好缓

0引言

解了因功率波动引起的母线电压波动问题；文献［6］提出在

为应对分布式发电带来的功率波动对电网的影响，研究VDCM控制策略的前向通道处加入微分补偿项，进一步提高

人员提出微电网这一概念。随着电力电子技术的快速发展，系统阻尼；文献［7］在多台变流器并联的控制中，采用功率分

直流微电网由于结构简单、供电质量高、无需考虑无功和频配算法与VDCM控制相结合，使系统在具备一定惯性的同

率问题以及效率更高等优点得到广泛应用，直流微电网拥有时，实现了多变流器的协调控制；文献［8］针对恒功率负荷接

［1-2］

广阔的发展前景。储能单元作为直流微电网不可或缺的入直流微电网，造成直流母线电压不稳定的问题，引入

设备，其中混合储能集合了多种不同类型储能单元，实现了VDCM控制策略，提升了系统的稳定性以及系统的惯量；文

不同储能单元之间的优势互补，提高了储能设备的使用寿命献［9］采用储能侧加入虚拟惯性和负荷侧加入阻尼的控制

及直流微电网运行可靠性。但因直流微电网大量接入变换方法，从而消除储能侧虚拟直流电机的电压惯性与阻尼之

器，系统缺乏一定转动惯性与阻尼特性，导致系统在受到功间的冲突；文献［10］在传统虚拟直流电机控制的基础上，舍去

率波动后会在一定程度上出现直流母线电压快速波动。理阻尼系数环节，在控制效果与传统VDCM控制区别不大的基

论