一种混合储能分频滑动滤波方法与流程

1.本发明涉及一种混合储能分频滑动滤波方法，具体涉及一种在由锂电池和超级电容构成的混合储能系统中，采用分频滑动滤波控制策略，避免输出信号波动范围过大引起高频信号、中低频信号判别频繁切换的方法。


背景技术：

2.作为我国能源变革关键技术支撑之一的大规模储能技术，因为其可以为电网提供调峰、调频、应急响应等多种辅助服务，近年来受到了业内的广泛关注。分布式混合储能系统由蓄电池与超级电容组成，通过换流器与电网相连，具备功率双向流动能力，具有功率调节迅速、应用模式多样等优点。在混合储能系统中，蓄电池具有高能量密度特点但不适合频繁充放电，超级电容具有高功率密度优势。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种混合储能分频滑动滤波方法，在由锂电池和超级电容构成的混合储能系统中，采用分频滑动滤波控制策略，可以有效避免输出信号波动范围过大引起的高频信号、中低频信号判别频繁切换。
4.本发明采取如下技术方案来实现的：
5.一种混合储能分频滑动滤波方法，包括以下步骤：
6.1)对混合储能中含有高中频率分量的功率频率信号进行高通滤波分频处理，得到超级电容高频频率信号；
7.2)对步骤1)超级电容高频频率信号取绝对值；
8.3)将步骤2)超级电容高频频率信号绝对值经过滑动滤波器取平均值；
9.4)对步骤3)超级电容高频频率信号平均值与高频阈值进行比较，选择超级电容高频控制策略或者常惯量控制策略。
10.本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：对混合储能中含有高中频率分量的功率频率信号f
h
进行高通滤波分频处理，高通滤波分频表达式为：其中：t
sc
为超级电容高通滤波器时间常数，s为微分算子，得到超级电容高频频率信号：f
c
。
11.本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法为：将步骤2)超级电容高频频率信号绝对值经过滑动滤波器取平均值y1，滑动滤波器是一种基于多数据统计机理，对n
‑
1个数据采样点取平均值后作为当前的数据输出，在完成最新数据采样后整体数据队列前移，将n数据采样点的平均值作为输出的滤波算法，表示为：其中：y
n
为滑动滤波器输出量；n为数据队列的数据点总个数；x为滑动滤波器输入量。
12.本发明进一步的改进在于，步骤4)的具体实现方法为：对步骤3)超级电容高频频
率信号平均值y1与高频阈值a进行比较，选择超级电容高频控制策略或者常惯量控制策略。
13.一种混合储能分频滑动滤波方法，包括以下步骤：
14.1)对混合储能中含有高中频率分量的功率频率信号进行高通滤波分频处理，得到超级电容高频频率信号；
15.2)将步骤1)得到的超级电容高频频率信号于高中频率总信号作差，得到中频频率信号；
16.3)将步骤2)得到的中频频率信号进行高通滤波分频处理，得到锂电池中频频率信号；
17.4)对步骤3)锂电池中频频率信号取绝对值；
18.5)将步骤4)锂电池中频频率信号绝对值经过滑动滤波器取平均值；
19.6)对步骤5)锂电池中频频率信号平均值与中频阈值进行比较，选择锂电池高频控制策略或者常惯量控制策略。
20.本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：对混合储能中含有高中频率分量的功率频率信号f
h
进行高通滤波分频处理，高通滤波分频表达式为：其中：t
sc
为超级电容高通滤波器时间常数，s为微分算子，得到超级电容高频频率信号：f
c
。
21.本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法为：将步骤1)得到的超级电容高频频率信f
c
号与高中频率总信号f
h
作差，得到中频频率信号。
22.本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法为：将步骤2)得到的中频频率信号进行高通滤波分频处理，高通滤波分频表达式为：其中：t
sb
为蓄电池高通滤波器时间常数，s为微分算子，得到锂电池中频频率信号：f
b
。
23.本发明进一步的改进在于，步骤5)的具体实现方法为：将步骤4)锂电池中频频率信号绝对值经过滑动滤波器取平均值y2，对中低频率信号采用和高频扰动相同处理方式识别中低频率扰动。
24.本发明进一步的改进在于，步骤6)的具体实现方法为：对步骤5)锂电池中频频率信号平均值y2与中频阈值b进行比较，选择锂电池高频控制策略或者常惯量控制策略。
25.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
26.1.本发明采用滑动滤波器对由锂电池和超级电容构成的混合储能系统的控制信号进行处理，使的输出幅值明显大于正常运行时输出幅值，保证高频信号、中低频信号识别准确。
27.2.本发明提出一种分频滑动滤波控制策略，可以准确识别扰动信号，避免输出信号波动范围过大引起的高频信号、中低频信号判别频繁切换。
附图说明
28.图1为混合储能频率传动波特图。
29.图2为混合储能分频滑动滤波控制框图。
具体实施方式
30.下面通过附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
31.如图1所示，p
bref
(s)、p
cref
(s)为平抑p
dg
波动蓄电池及超级电容输出功率参考值传递函数；ω
b
为蓄电池高通滤波器时间常数t
sb
所对应角频率；ω
c
为超级电容高通滤波器时间常数t
sc
所对应角频率。对于角频率ω大于ω
c
的功率扰动(高频功率扰动)，不管ω多大，p
bref
(s)恒等于1，这就会造成输出信号波动范围过大引起高频信号判别频繁切换。
32.如图2所示，本发明采用混合储能分频滑动滤波控制策略，首先对高通滤波器输出信号取绝对值，接着采用滑动滤波器对控制信号进行处理。f
h
为含有高中频率分量的功率频率信号，f
c
为高频频率信号；f
b
为中频率频率信号；a、b分别为高频、中频率控制的阈值。输入信号经过高通滤波器后取绝对值，再经过滑动滤波器取平均值，输出信号与a、b阈值进行比较，选择不同分频控制策略。滑动滤波器是一种基于多数据统计机理，对n
‑
1个数据采样点取平均值后作为当前的数据输出，在完成最新数据采样后整体数据队列前移，将n数据采样点的平均值作为输出的滤波算法，可表示为：
[0033][0034]
式(1)中：y
n
为滑动滤波器输出量；n为数据队列的数据点总个数；x为滑动滤波器输入量。高频信号经滑动滤波器后得到的输出幅值会明显大于正常运行时输出幅值，将该输出幅值与特定阈值进行比较，可更加准确识别扰动信号。同理，对中低频率信号采用和高频扰动相同处理方式可以识别中低频率扰动。
[0035]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。