利用超级电容器治理电压暂降问题研究

图5 Buck 模式下等效电路

4 超级电容器充放电控制策略

根据超级电容器的特点，本文提出了充电恒流、放电双闭环的分时控制策略。

4.1 超级电容器充电控制

直流母线工作在正常电压范围内，当超级电容器阵列电压低于额定工作电压时，对超级电容器进行充电，其充电控制框图如图6 所示。通过实际充电电流与参考充电电流的滞环比较及对最大开关频率的限制，产生信号控制恒流充电。恒流充电有利于对储能装置的保护，且动态响应较快。

图6 超级电容器充电控制框图

4.2 超级电容器放电控制

超级电容器放电控制系统采用电压外环、电流内环的双闭环结构(图7 )。利用电压环计算得到电压偏差，之后计算出电流环参考值;电流环根据参考值得到合适的补偿电流，通过传递函数变换得到补偿值。图7中：

Vref为给定的电压控制量，Kv为电压反馈放大系数，Ki为电流反馈放大系数，Gvd为S 域的控制电压，Gid为S域的控制电流，为占空比扰动量，为高压侧输出电压扰动量。

图7 双闭环控制结构框图。

对于Boost 模式工作状态，使用状态空间平均法可得到其状态方程：

式中：v1--高压侧输出电压;v2--低压侧输入电压;α --时间系数，相当于占空比，α =ton÷(toff+ton);iL --电感电流;R--限流电阻;L--充放电电感量;C--超级电容容量;r1 --电容器内阻。

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