本公開(kāi)涉及車(chē)輛余熱回收發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)混合儲(chǔ)能的，更具體地，涉及一種復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能的系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、提高內(nèi)燃機(jī)熱效率、降低燃油消耗及排放是行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。尾氣排放作為內(nèi)燃機(jī)能量損失的重要組成部分，通過(guò)余熱回收技術(shù)利用排氣能量串聯(lián)復(fù)合渦輪進(jìn)行發(fā)電，是提高發(fā)動(dòng)機(jī)總能量利用率的重要途徑。受車(chē)輛運(yùn)行工況實(shí)時(shí)改變影響，排氣能量展現(xiàn)出顯著的非穩(wěn)態(tài)特性，進(jìn)而渦輪發(fā)電系統(tǒng)具有高波動(dòng)性、間歇性及隨機(jī)性的發(fā)電特性，然而，此發(fā)電特性會(huì)嚴(yán)重影響儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)電功率的吸收能力，進(jìn)而影響最終發(fā)電效率，這為儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)及控制方法提出了更高的要求。

2、目前，有關(guān)于應(yīng)對(duì)高波動(dòng)性等發(fā)電特性?xún)?chǔ)能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及控制方法的研究多出現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。由蓄電池組和超級(jí)電容器混合構(gòu)造的混合儲(chǔ)能裝置，其系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)（將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）、永磁直驅(qū)式同步發(fā)電機(jī)（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出）、機(jī)側(cè)變流器（由不可控整流電路和開(kāi)關(guān)電源電路構(gòu)成，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電）、網(wǎng)側(cè)變流器（由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成三相全控逆變橋，把直流電轉(zhuǎn)化為交流電，進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)）、蓄電池組、超級(jí)電容器和兩套雙向dc/dc變換器構(gòu)成系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能裝置。其蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用功率、電流雙閉環(huán)控制策略，超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)采用電壓、電流雙閉環(huán)控制策略，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率平滑和提高低電壓故障穿越能力。但其主要還體現(xiàn)為被動(dòng)控制策略，未主動(dòng)對(duì)充/放電流、電壓進(jìn)行限值，也未根據(jù)其儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)裕度對(duì)其占空比調(diào)制信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)輸出，對(duì)儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)及使用壽命管控方面存在問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題中的至少之一，本公開(kāi)實(shí)施例提供一種復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能的系統(tǒng)及其控制方法，能夠結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行情況，調(diào)整分配給蓄電池組的功率和超級(jí)電容器的功率，提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體性能。

2、本公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種用于復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能的控制方法，上述復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，上述儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)輸電母線與上述控制系統(tǒng)電連接，上述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池組和超級(jí)電容器，上述控制方法應(yīng)用于上述控制系統(tǒng)，上述控制方法包括：基于上述發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和與上述儲(chǔ)能系統(tǒng)電連接的負(fù)載的消耗功率之間的第一差值，確定上述輸電母線的第一母線功率；利用濾波器將上述第一母線功率分為第一功率和第二功率，并基于上述第一功率，確定上述蓄電池組的第一參考電流；基于上述第一參考電流和上述蓄電池組的第一實(shí)際電流之間的第二差值，確定第一輸出占空比；利用優(yōu)化算法對(duì)上述第一輸出占空比進(jìn)行優(yōu)化，使得上述第一輸出占空比最小化，得到第一最小占空比；根據(jù)上述第一最小占空比，確定分配給上述蓄電池組的功率和上述超級(jí)電容器的功率。

3、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述根據(jù)上述第一最小占空比，確定分配給上述蓄電池組的功率和上述超級(jí)電容器的功率包括：基于上述第一最小占空比，通過(guò)控制上述濾波器來(lái)調(diào)整分配給上述蓄電池組的功率；根據(jù)上述蓄電池組的功率，確定分配給上述超級(jí)電容器的功率。

4、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，在上述第一母線功率為正數(shù)的情況下，上述儲(chǔ)能系統(tǒng)從上述輸電母線充電；在上述第一母線功率為負(fù)數(shù)的情況下，上述儲(chǔ)能系統(tǒng)向上述輸電母線放電。

5、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述利用濾波器將上述第一母線功率分為第一功率和第二功率，并基于上述第一功率，確定上述蓄電池組的第一參考電流包括：基于上述第一功率和上述蓄電池組的第一實(shí)時(shí)電壓，得到上述第一參考電流。

6、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述基于上述第一參考電流和上述蓄電池組的第一實(shí)際電流之間的第二差值，確定第一輸出占空比包括：利用預(yù)測(cè)模型控制器，基于上述第二差值，得到與上述第二差值相匹配的第一調(diào)制信號(hào)；利用脈沖調(diào)制生成器，基于上述第一調(diào)制信號(hào)，得到與上述第一調(diào)制信號(hào)相匹配的上述第一輸出占空比。

7、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述利用優(yōu)化算法對(duì)上述第一輸出占空比進(jìn)行優(yōu)化，使得上述第一輸出占空比最小化，得到第一最小占空比包括：基于上述輸電母線的第k+i+1時(shí)刻的第二母線功率和上述輸電母線的第k+i+1時(shí)刻的第二實(shí)時(shí)電壓，得到上述輸電母線的第k+i+1時(shí)刻的第二參考電流，k為正整數(shù)，i=0、1、2、3…；基于上述第二參考電流和上述蓄電池組的第k時(shí)刻的第二實(shí)際電流，根據(jù)上述優(yōu)化算法，預(yù)測(cè)上述蓄電池組的第k+i+1時(shí)刻的第三實(shí)際電流；基于上述第三實(shí)際電流和上述第二實(shí)際電流之間的第三差值，確定第k+i+1時(shí)刻的第二輸出占空比，其中，上述第二輸出占空比小于上述第一輸出占空比；在上述第二輸出占空比滿足預(yù)定條件的情況下，將上述第二輸出占空比確定為上述第一最小占空比。

8、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述基于上述第二參考電流和上述蓄電池組的第k時(shí)刻的第二實(shí)際電流，根據(jù)上述優(yōu)化算法，預(yù)測(cè)上述蓄電池組的第k+i+1時(shí)刻的第三實(shí)際電流包括：通過(guò)下式預(yù)測(cè)得到上述第三實(shí)際電流：；其中，表示為上述輸電母線的母線電流的權(quán)重，表示為上述輸電母線的第k+i+1時(shí)刻的第四實(shí)際電流，表示為上述輸電母線的第k+i+1時(shí)刻的上述第二參考電流，表示為上述蓄電池組的參考電流的權(quán)重，表示為上述蓄電池組的第k+i+1時(shí)刻的上述第三實(shí)際電流，表示為上述蓄電池組的第k時(shí)刻的上述第二實(shí)際電流，k為正整數(shù)，i=0、1、2、3…。

9、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述基于上述第三實(shí)際電流和上述第二實(shí)際電流之間的第三差值，確定第k+i+1時(shí)刻的第二輸出占空比包括：利用上述預(yù)測(cè)模型控制器，基于上述第三差值，得到與上述第三差值相匹配的第二調(diào)制信號(hào)；利用上述脈沖調(diào)制生成器，基于上述第二調(diào)制信號(hào)，得到與上述第二調(diào)制信號(hào)相匹配的上述第二輸出占空比。

10、根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，上述發(fā)電系統(tǒng)包括排氣閥、廢氣渦輪、廢氣渦輪旁通閥、動(dòng)力渦輪、動(dòng)力渦輪旁通閥和發(fā)電機(jī)組；氣體通過(guò)上述排氣閥進(jìn)入上述發(fā)電系統(tǒng)；上述廢氣渦輪與上述排氣閥相連接，上述廢氣渦輪旁通閥與上述廢氣渦輪并聯(lián)，上述廢氣渦輪在上述氣體流經(jīng)上述廢氣渦輪的情況下，對(duì)上述氣體進(jìn)行增壓；上述動(dòng)力渦輪與上述廢氣渦輪串聯(lián)，上述動(dòng)力渦輪旁通閥與上述動(dòng)力渦輪并聯(lián)，上述動(dòng)力渦輪在接收到增壓后的氣體后，驅(qū)動(dòng)與上述動(dòng)力渦輪同軸連接的上述發(fā)電機(jī)組，使得上述發(fā)電機(jī)組發(fā)電，上述控制方法還包括：在上述蓄電池組的功率大于或者等于預(yù)定充電功率的情況下，開(kāi)啟上述動(dòng)力渦輪旁通閥。

11、根據(jù)本公開(kāi)的另一方面的一些實(shí)施例，提供了一種復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能的系統(tǒng)，適用于實(shí)現(xiàn)上述用于復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能的控制方法，其中，復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，上述儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)輸電母線與上述控制系統(tǒng)電連接，上述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池組和超級(jí)電容器，上述控制系統(tǒng)包括：第一確定模塊，用于基于上述發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和與上述儲(chǔ)能系統(tǒng)電連接的負(fù)載的消耗功率之間的第一差值，確定上述輸電母線的第一母線功率；第二確定模塊，用于利用濾波器將上述第一母線功率分為第一功率和第二功率，并基于上述第一功率，確定上述蓄電池組的第一參考電流；第三確定模塊，用于基于上述第一參考電流和上述蓄電池組的第一實(shí)際電流之間的第二差值，確定第一輸出占空比；優(yōu)化模塊，用于利用優(yōu)化算法對(duì)上述第一輸出占空比進(jìn)行優(yōu)化，使得上述第一輸出占空比最小化，得到第一最小占空比；調(diào)整模塊，用于根據(jù)上述第一最小占空比，確定分配給上述蓄電池組的功率和上述超級(jí)電容器的功率。

12、根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的一種復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能的系統(tǒng)及其控制方法，復(fù)合渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)輸電母線與控制系統(tǒng)電連接，儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池組和超級(jí)電容器，控制方法應(yīng)用于控制系統(tǒng)，基于發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和與儲(chǔ)能系統(tǒng)電連接的負(fù)載的消耗功率之間的第一差值，確定輸電母線的第一母線功率，利用濾波器將第一母線功率分為第一功率和第二功率，并基于第一功率，確定蓄電池組的第一參考電流，基于第一參考電流和蓄電池組的第一實(shí)際電流之間的第二差值，確定第一輸出占空比，利用優(yōu)化算法對(duì)第一輸出占空比進(jìn)行優(yōu)化，使得第一輸出占空比最小化，得到第一最小占空比，根據(jù)第一最小占空比，確定分配給蓄電池組的功率和超級(jí)電容器的功率，能夠結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行情況，調(diào)整分配給蓄電池組的功率和超級(jí)電容器的功率，提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體性能。