带脉冲恒功率负载储能系统的无源控制方法

作     者：王勇 王谱宇 杨永亮 曹曼 刘正春 

作者机构：南京理工大学自动化学院 陆军工程大学石家庄校区 北京科技大学自动化学院 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：11[军事学] 1106[军事学-军制学] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 110602[军事学-军队管理学] 

基　　金：国家自然科学基金面上资助项目(62373039) 

主　　题：脉冲恒功率负载 电池储能系统 无源控制 能量函数 系统稳定性 

摘      要：带脉冲负载储能系统（PL-ESS）是一类典型的独立电力系统，“负阻抗和周期脉冲特性极易给系统带来不稳定。该文面向PL-ESS系统稳定性和较高的性能要求，在传统无源控制算法设计的基础上，提出注入虚拟储能的无源控制（VESI-PBC）算法，通过提高能量函数收敛速度，使直流母线电压快速稳定以适应脉冲负载中高频模态切换工况。该文阐述VESI-PBC控制器的设计过程，对其控制系统稳定性进行根轨迹分析，同时深入剖析VESI-PBC算法的控制机理，指出该算法控制目标并非内环电流跟踪，而是超前响应外环电压的动态变化，其实质是快速响应负载脉冲电流的瞬态变化，有效提高DC-DC变换器输出电流（源端输出电流）的快速响应能力，同时降低了电容电流，从而增强了母线电压抗负载快速扰动的鲁棒性。通过仿真与实际平台试验，设置了较小容感比参数，验证了VESI-PBC算法的可行性与有效性，可满足PL-ESS系统中高频工况下瞬时脉冲电流需求。VESI-PBC算法简单灵活，可适用于含脉冲恒功率负载的稳定性较弱（容感比较小），脉冲频率覆盖范围广、非线性较强的独立电力系统。