申请/专利权人：中国长江电力股份有限公司

申请日：2022-07-01

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN115276084B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28;H02J3/32;H02J3/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2022.11.18#实质审查的生效;2022.11.01#公开

摘要：一种应用于水电站柴油发电机黑启动的模糊PID与混合储能协同控制方法，包括协同控制系统，该系统包括：柴油发电机组、混合储能系统、三相负载，柴油发电机组、混合储能系统均连接三相负载。柴油发电机组包括柴油机及其调速系统，其数学模型包括：调速控制器、执行器、柴油机组、输出部分。混合储能系统包括两个双向DCDC变换器分别作为蓄电池和超级电容的充放电管理、双向DCAC变换器的作用则是在蓄电池和超级电容的直流工作环境与柴油发电机的交流工作环境之间进行能量的转换。本发明采用模糊PID与混合储能系统协同控制方法，负载突变时，更能减小系统电压频率的超调量，同时缩短调节时间。

主权项：1.一种应用于水电站柴油发电机黑启动的模糊PID与混合储能协同控制方法，该方法包括协同控制系统，所述协同控制系统包括：柴油发电机组、混合储能系统、三相负载，所述柴油发电机组、混合储能系统均连接三相负载；所述柴油发电机组包括柴油机及其调速系统、励磁系统、同步发电机，柴油机及其调速系统的数学模型包括：调速控制器、执行器、柴油机组、输出部分；所述调速控制器，其传递函数G1s为： 1；式（1）中，es为调速控制器的输入；Us为调速控制器的输出；kp为调速控制器的比例放大系数；ki为调速控制器的积分系数；kd为调速控制器的微分系数；所述执行器，其运动增量方程为： 2；式（2）中，y为喷油泵齿杆的位移；m为执行器滑动杆的质量；D为系统的阻力系数；ks为执行器弹簧的刚度；△Fm为执行器电磁力的变化；作为执行器的电磁机构的运动方程为： 3；式中，ku为执行器的放大系数；kx为执行器的位移增益和弹簧刚度之和；△u为油门控制信号的变化；△x为喷油泵齿杆的位移变化量；联合式2与3且进行拉氏变换后得到： 4；将4化简可得执行器的传递函数G2s为： 5；式中，Us为执行器的输入；△Xs为执行器的输出；ξη为执行器的无阻尼自然振荡角频率；ωη为执行器的阻尼因子；柴油机组的运动方程为： 6；式中，J为柴油机组的转动惯量；ω为柴油机组的曲轴角速度；Md为柴油机组发出的转矩；Mc为柴油机组的阻力矩；用增量形式可将式（6）表示为： 7；化简式7并忽略负载力矩的影响，能够得转速与喷油泵齿杆位移方程，并将其等效为一阶比例惯性环节，因此，柴油机组运动方程的传递函数G3s为: 8；式中，kη为柴油机的放大系数；Ta为柴油机的加速时间常数；Tg为柴油机的自稳定系数；所述输出部分，用于将柴油机组输出的转速转变成机械功率，作为柴油发电机组的同步发电机的输入量；混合储能系统控制策略为：采集柴油发电机转速，当转速大于设定值时，说明此时柴油发电机功率大于负载功率，除了发电机调速系统自身调节之外，需要混合储能系统吸收多余的能量，来加快系统稳定，于是混合储能系统总指令功率为负；当转速小于设定值时，说明此时柴油发电机功率小于负载功率，除了发电机调速系统自身调节之外，需要混合储能系统发出能量，来加快系统稳定，于是混合储能系统总指令功率为正；由于蓄电池和超级电容本身的充放电特性，将总指令功率通过低通滤波器后，作为蓄电池指令功率，其余的作为超级电容指令功率；双向DCAC变换器控制策略为：电压外环电流内环的双环控制，具体为：当混合储能系统处于放电模式时，直流母线电容电压升高，Udc_ref－Udc＜0，电压外环输出的指令电流Id_ref＜0，故双向DCAC变换器处于逆变模式，向柴油发电机的三相交流网络发出有功功率；当混合储能系统处于充电模式时，直流母线电容电压降低，Udc_ref－Udc＞0，电压外环输出的指令电流Id_ref＞0，故双向DCAC变换器处于整流模式，从柴油发电机的三相交流网络吸收有功功率。

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