采用混合模型預測控制方法的充電機充電蓄電池儲能型模塊化多電平變換器的應用分析
2017-9-7 9:08:25??????點擊：
將模塊化多電平變換器（MMC）作為充電機充電蓄電池儲能體系（BESS）的并網變換器，可在完成高壓并網的一起兼具操控的靈活性。針對充電機充電蓄電池儲能型模塊化多電平變換（B-MMC）體系，提出一種可有用減小核算量的混合型模型猜測操控（H-MPC）辦法。
該H-MPC辦法由PI操控和MPC組成。其間，PI操控部分用于求取滿意溝通電流輸出和環流操控要求的子模塊接入個數；MPC則擔任共模電壓（CMV）按捺，對子模塊接入個數進行恰當調整。結合子模塊接入個數與充電機充電蓄電池組荷電狀況（SOC）的排序成果，即可發生詳細開關信號。針對不同使用場合，PI操控部分和MPC的操控方針選取要更為靈活。
以環流操控為例，對其包括于MPC部分的狀況進行扼要剖析。最終經過Matlab/Simulink仿真和試驗，驗證了該辦法的正確性與有用性。
新動力的大范圍使用可以有用下降人們對石油動力的需求，而且其具有可再生能力強、排放污染小等優勢，對緩解動力危機和環境惡化有側重要意義[1]。因為新動力發電具有間歇性和不確定性等特點，在并網進程中一般要與儲能設備相結合。儲能設備可以進行快速的功率吸收、釋放，有用減小新動力輸出動搖對電網的沖擊，完成新動力的友愛接入和協調操控[2]，其間充電機充電蓄電池儲能在大規模儲能體系中占據側重要位置。
傳統儲能并網體系需求將充電機充電蓄電池組進行串、并聯，經過前級DC-DC變換器升壓后通往后級逆變電路完成并網。關于充電機充電蓄電池組而言，若要對其進行充、放電狀況監測則需求增加額定的充電機充電蓄電池能量辦理體系，生產成本也會相應進步；關于電力電子變換器而言，開關器材所需接受的電壓等級較高，體系作業的安全性會遭到嚴峻影響。
若將充電機充電蓄電池儲能體系（Battery Energy Storage System, BESS）與模塊化多電平變換器（ModularMultilevel Converter, MMC）相結合，則可以完成儲能單元的渙散接入，并合適接入高壓電網，進步體系的運轉功率和可靠性[3]。
目前關于模塊化多電平變換器充電機充電蓄電池儲能（Battery integrated Modular MultilevelConverter, B-MMC）體系的研討依然相對較少。文獻[4]經過調理各個子模塊的調制深度，完成了充電機充電蓄電池組間荷電狀況（State Of Charge,SOC）的均衡共同。
文獻[5]則從理論上剖析了不同環流重量對充電機充電蓄電池組SOC均衡的影響。文獻[6]中，該結構被使用于電動汽車范疇，并分別對交、直流充電和正常行駛三種不同作業狀況進行了相關剖析。針對B-MMC結構的操控，目前仍以經典PI操控器為主。
模型猜測操控（Model Predictive Control, MPC）辦法因其在處理非線性體系雜亂束縛型問題時展現出的杰出優勢，正逐漸被推行于電力電子操控領 域[7]。文獻[8]中介紹了一種適用于MMC結構的有限操控集模型猜測操控（Finite ControlSet-Model Predictive Control, FCS-MPC）辦法。該辦法結構簡略，價值函數可以一起包括多個操控方針，但當子模塊數目較多時，數據核算量的增加較為嚴峻。
文獻[9]則將全體價值函數的求解進程分解為多個子方針函數逐級尋優的辦法，該操控辦法中并未觸及權重系數的選取，下降了操控體系的規劃難度。文獻[10]則將排序均壓戰略與分組思想相結合，衍生出一種適用于MMC工程使用的優化MPC戰略，該辦法并不會隨子模塊數目的增多顯著加劇處理器運算擔負。
根據上述研討現狀，本文提出一種適用于B-MMC結構的混合型模型猜測操控（Hybrid-ModelPredictive Control, H-MPC）辦法。H-MPC辦法可分為PI操控和MPC兩大部分。其間PI操控部分主要用于完成溝通輸出電流盯梢等邏輯較為簡略的部分，而MPC部分則用于處理共模電壓按捺等雜亂邏輯部分。
比較于傳統PI操控辦法，H-MPC有用減少了PI操控器的數量，下降了操控體系的規劃雜亂度；而相關于常規MPC辦法，H-MPC則減少了每個采樣周期內需求考慮的開關狀況數量，進而下降了運算需求。
本文詳細剖析了B-MMC體系的運轉特點、MMC的傳統MPC辦法，并在此基礎上提出了一種H-MPC方案，完成了溝通輸出電流盯梢、環流操控、充電機充電蓄電池組SOC均衡和共模電壓按捺的操控方針。本文最終經過Matlab仿真和試驗驗證了該操控戰略的正確性與有用性。
圖 三電平B-MMC試驗渠道
- 上一篇：充電機充電蓄電池鋰負極成核無鋰枝晶重要發展 2017/9/7
- 下一篇：電動汽車蓄電池充電機充電與驅動集成化拓撲研究 2017/9/7
