基于事件触发的直流微电网无差拍预测控制

针对光伏(Photovoltaic, PV)-电池-超级电容直流微电网系统中光伏发电间歇性造成的功率失配问题,提出一种基于事件触发的无差拍预测控制(Event-triggered deadbeat predictive control, ETDPC)方法,以实现有效的能量管理. ETDPC方法结合事件触发控制策略和无差拍预测控制策略(Deadbeat predictive control, DPC)的优点,根据微电网的拓扑结构构建状态空间模型,用于设计适用于微电网能量管理的触发条件:当ETDPC的触发条件满足时, ETDPC中无差拍预测控制模块被激活,可以在一个控制周期内产生最优控制信号,实现对于扰动的快速响应,减小母线电压纹波;当系统状态不满足ETDPC中的触发条件时,无差拍预测控制模块被挂起,从而消除非必要运算,以减轻实现能量管理的运算负担.因此,对于电池-超级电容器混合储能系统(Hybrid energy storage system, HESS), ETDPC能够缓解间歇性光伏发电与负荷需求之间的功率失衡,以稳定母线电压.最后,数字仿真和硬件在环(Hardware-in-loop, HIL)实验结果表明,相较于传统无差拍控制方法,运算负担减小了50.63%,母线电压纹波小于0.73%,验证了ETDPC方法的有效性与性能优势,为直流微电网的能量管理提供了一种参考.

电动汽车混合储能系统的事件触发无差拍控制

混合储能系统具有高功率密度和高能量密度的性能优势,已经被广泛应用于电动汽车。以电动汽车的电池-超级电容混合储能系统为研究对象,针对传统控制方法中快速动态响应和计算负荷的矛盾,提出一种基于事件触发无差拍控制的方法。该控制方法继承了无差拍控制方法响应速度快、过冲量小的优点,可以在一个控制周期内计算获得最优控制信号,从而充分利用混合储能系统应对复杂工况,以达到稳定母线电压的目的;同时,通过引入事件触发控制策略,根据系统状态消除冗余计算,可以在保持控制性能的前提下有效降低计算负荷。基于Matlab/Simulink构建了电池-超级电容混合储能的数字仿真系统,仿真试验结果表明所提出的事件触发无差拍控制具有良好的控制效果:(1)可以将直流母线电压纹波稳定控制在参考值1.4%,接近传统无差拍控制的1.1%,性能上满足要求;(2)计算执行平均次数是传统方法的61.2%,计算负荷减小了39.8%;(3)引入事件触发控制机制,可以有效消除冗余的开关动作,提高混合储能系统的整体效率。最后,围绕中国电动汽车的行驶工况,基于OPAL-RT的硬件在环试验,进一步验证事件触发无差拍控制方法在电池-超级电容混合储能系统的有效性,研究结果为电动汽车混合储能系统的控制提供了一种参考。