【技术实现步骤摘要】
本申请涉及储能，特别是涉及一种直流链式混合储能系统。
技术介绍
1、现有车载高压脉冲负载供电系统的初级储能单元体积重量大、使用效率低，同时脉冲负载的运行会使初级储能单元输出电压大幅波动，影响储能电池使用寿命，甚至导致系统失稳。
2、与传统储能方式相比，链式混合储能系统具备模块化、拓扑结构灵活、控制精度高以及适用于中高压场合等优点，因此得到了迅速发展和广泛应用。
3、目前，在链式混合储能系统的拓扑结构方面，模块化组合式变换器的发展丰富了混合储能单元的接入方式，并产生了更多的工作模式，拓展了优化空间。例如：（1）针对由隔离型dc/dc变换器级联组成的交流链式电池储能系统，根据其存在的功率调节、恒电压/功率输出等模式制定了相应的模块分布式控制策略。（2）针对由储能电池模块三相三线制星形连接的高压直挂链式混合储能系统结构，设计了荷电状态复合控制策略，开展了容量边界与优化配置研究，研制了10kv/2mw/2mw·h的大容量链式储能功率变换系统。
4、在直流链式混合储能系统的控制策略方面，存在一些应用案例。例如：（1）分层控制方法，可实现各电池之间的分散式功率分配，同时对局部临界负载保持良好的供电电压质量调节。（2）基于奇次谐波混合调制技术的soc均衡控制方法，可以将储能电池容量传输至超级电容单元，实现不同功率单元之间的不对称功率控制和能量平衡。
5、上述现有技术主要将链式混合储能系统直接接入中高压交流电网，实现了有功/无功支撑，为其在直流系统上的拓展提供了重要基础。但是，随着储能单元模块拓扑
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种直流链式混合储能系统，能够在高压脉冲负载冲击影响下保证供电电压稳定性，实现高质量电能输出。
2、一种直流链式混合储能系统，包括：一个以上电池半主动式结构以及一个以上二极管；
3、所述电池半主动式结构以及所述二极管的数量相同且一一对应，所述二极管与对应所述电池半主动式结构的输入端并联，所述电池半主动式结构的输出端与外部负载单元并联；
4、所述电池半主动式结构包括：储能电池、滤波电感、boost变换器开关模块以及超级电容；
5、所述二极管的一端与所述储能电池的一端相连，且均与所述boost变换器开关模块相连；所述二极管的另一端以及所述储能电池的另一端通过滤波电感与所述boost变换器开关模块的输入端并联，所述boost变换器开关模块的输出端与所述超级电容的输入端并联，所述超级电容的输出端与外部负载单元并联。
6、在一个实施例中，还包括：一个以上级联buck变换器开关模块；
7、所述级联buck变换器开关模块与所述电池半主动式结构的数量相同且一一对应，所述级联buck变换器开关模块的输入端与对应所述电池半主动式结构的输出端并联，所述级联buck变换器开关模块的输出端与外部负载单元并联。
8、在一个实施例中，所述电池半主动式结构、对应所述二极管以及对应所述级联buck变换器开关模块形成一个混合储能子系统；
9、所有混合储能子系统的输出端串联后与外部负载单元并联。
10、在一个实施例中，所述级联buck变换器开关模块以及所述boost变换器开关模块均为半桥开关电路，所述半桥开关电路包括两个桥臂，每个桥臂由一个igbt和一个反并联二极管组成。
11、在一个实施例中，还包括：滤波结构；
12、所述滤波结构的输入端与所述级联buck变换器开关模块的输出端并联，所述滤波结构的输出端与外部负载单元并联。
13、在一个实施例中，所述滤波结构包括：滤波电感以及滤波电容；
14、所述级联buck变换器开关模块的输出端正极通过所述滤波电感与所述滤波电容的正极相连，所述级联buck变换器开关模块的输出端负极与所述滤波电容的负极相连，所述滤波电容与外部负载单元并联。
15、在一个实施例中，各混合储能子系统之间的功率分配满足：
16、；
17、其中，
18、；
19、式中，为第个混合储能子系统中储能电池的输出电流，，为第个混合储能子系统的权重因子，为第个混合储能子系统中储能电池的荷电状态，为第个混合储能子系统中储能电池的最大容量，为第个混合储能子系统中储能电池的电压。
20、在一个实施例中，获取储能电池的电压、荷电状态以及最大容量，并根据所述权重因子，得到每个混合储能子系统中超级电容的电压外环参考值，满足：
21、；
22、式中，为第 j个混合储能子系统中超级电容的电压外环参考值，为设定的超级电容的电压外环参考值，为第个混合储能子系统中超级电容的电压采样值，；
23、获取每个混合储能子系统中超级电容的电压采样值，并与所述电压外环参考值比较后，通过电压外环控制器生成电流内环参考值信号，与获取的电流采样值比较后，通过电流内环控制器，生成第一占空比信号；根据所述第一占空比信号对所述boost变换器开关模块进行控制。
24、在一个实施例中，根据混合储能系统的输出电压给定值、上一轮次更新得到的外部负载单元的输入电压参考值以及阻尼环节，计算得到阻尼环节信号；根据所述阻尼环节信号、混合储能系统的输出电流参考值、负载电流信号以及虚拟电容环节，计算得到当前轮次更新得到的外部负载单元的输入电压参考值信号，直至外部负载单元的输入电压与混合储能系统的输出电压给定值的差值小于预设值，得到外部负载单元的输入电压参考值；
25、将外部负载单元的输入电压参考值与外部负载单元的输入电压比较，通过电压外环比例-积分控制后，生成电流内环参考值信号；电流内环参考值信号加上负载电流信号再减去输出滤波器电感电流信号之后，通过电流内环比例控制器，生成第二占空比信号；根据所述第二占空比信号通过载波移相调制后，对所述级联buck变换器开关模块进行控制。
26、上述直流链式混合储能系统，面向高压直流供电的脉冲功率负载，针对大功率脉冲负载运行时导致的电压波动和稳定性问题，基于电池半主动式结构，设计储能电池与超级电容，并引入功率二极管，可以提升不同储能电池在不同电压情况下的适应能力与效率，实现快速功率响应；同时，电池半主动式结构中的储能电池和超级电容可以存储电能并快速输出，以提供稳压所需要的能量，快速满足脉冲负载的功率需求并快速响应，设计了滤波电感，且boost变换器开关模块接收控制环节产生的占空比信号，调节并控制超级电容的电压，从而提升混合储能子系统输出电压的稳定性，实现稳压；设计了buck变换器开关模块，以作为故障隔离电路，且buck变换器开关模块作为“后级”，与作为“前级”的超级电容和boost变换器开关模块一起，共同作用实现稳压；根据负载需求，串联各混合储能子系统的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种直流链式混合储能系统，其特征在于，包括：一个以上电池半主动式结构以及一个以上二极管；
2.根据权利要求1所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，还包括：一个以上级联Buck变换器开关模块；
3.根据权利要求2所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，所述电池半主动式结构、对应所述二极管以及对应所述级联Buck变换器开关模块形成一个混合储能子系统；
4.根据权利要求3所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，所述级联Buck变换器开关模块以及所述Boost变换器开关模块均为半桥开关电路，所述半桥开关电路包括两个桥臂，每个桥臂由一个IGBT和一个反并联二极管组成。
5.根据权利要求2至4任一项所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，还包括：滤波结构；
6.根据权利要求5所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，所述滤波结构包括：滤波电感以及滤波电容；
7.根据权利要求4所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，各混合储能子系统之间的功率分配满足：
8.根据权利要求7所述的直流链式混合储能系统，其特征在
9.根据权利要求8所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，根据混合储能系统的输出电压给定值、上一轮次更新得到的外部负载单元的输入电压参考值以及阻尼环节，计算得到阻尼环节信号；根据所述阻尼环节信号、混合储能系统的输出电流参考值、负载电流信号以及虚拟电容环节，计算得到当前轮次更新得到的外部负载单元的输入电压参考值信号，直至外部负载单元的输入电压与混合储能系统的输出电压给定值的差值小于预设值，得到外部负载单元的输入电压参考值；
...【技术特征摘要】
1.一种直流链式混合储能系统，其特征在于，包括：一个以上电池半主动式结构以及一个以上二极管；
2.根据权利要求1所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，还包括：一个以上级联buck变换器开关模块；
3.根据权利要求2所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，所述电池半主动式结构、对应所述二极管以及对应所述级联buck变换器开关模块形成一个混合储能子系统；
4.根据权利要求3所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，所述级联buck变换器开关模块以及所述boost变换器开关模块均为半桥开关电路，所述半桥开关电路包括两个桥臂，每个桥臂由一个igbt和一个反并联二极管组成。
5.根据权利要求2至4任一项所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，还包括：滤波结构；
6.根据权利要求5所述的直流链式混合储能系统，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭程，张涛，宋元明，周星，刘亚杰，王羽，王睿茜，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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