基于組合型雙向DC-DC變換器的超級電容儲能系統控制策略分析與設計

武　偉，謝少軍，張　曌，陳文明，裴興華

（1.南京航空航天大學自動化學院，南京210016；2.南京麥格安倍電氣科技有限公司，南京211100）

基于組合型雙向DC-DC變換器的超級電容儲能系統控制策略分析與設計

武偉1，謝少軍1，張曌1，陳文明1，裴興華2

（1.南京航空航天大學自動化學院，南京210016；2.南京麥格安倍電氣科技有限公司，南京211100）

研究了一種基于組合型雙向DC-DC變換器BDC（bidirectional DC-DC converter）的超級電容儲能系統，該系統采用多組多通道交錯Buck/Boost雙向變換器串聯，既可實現開關電流和電壓應力的降低也可實現電感量的減小，同時有助于減輕超級電容單體電壓低與應用場合電壓高間的矛盾。串聯變換器模塊間的均壓控制是該系統穩定運行的關鍵之一。基于雙向變換器的小信號模型分析了超級電容儲能系統電流控制與變換器模塊均壓控制的關系，設計了組合型雙向DC-DC變換器的雙閉環控制策略，在穩定控制超級電容充/放電電流的同時實現模塊輸入電壓均衡的解耦控制。進一步根據母線電壓變化及超級電容荷電水平提出了儲能系統能量控制策略。通過兩組三相交錯Buck/Boost級聯BDC儲能系統的實驗驗證了控制策略的有效性。

儲能系統；超級電容；雙向DC/DC變換器；能量管理；控制策略

引言

超級電容是一種具有高功率密度、高充/放電效率、長循環壽命的儲能元件［1］，在很多電能轉換應用場合中發揮著重要的作用，如混合動力車輛［2，3］、可再生能源發電系統［4，5］、微電網系統［6，7，8］、軌道交通車輛制動能量吸收利用系統［9-13］等。……