Eine dezentrale Leistungsmanagementstrategie für hybride Energiespeichersysteme mit selbstständiger Wiederherstellung der Busspannung und Wiederherstellung des Ladezustands

Für hybride Energiespeichersysteme in DC-Mikronetzen sind effektive Leistungsteilung, Abweichungen der Busspannung und Verstöße gegen den Ladezustand (SoC) wesentliche Probleme. Üblicherweise werden sie durch zentrale Steuerung oder hierarchische Steuerungsmethoden mit Kommunikation erreicht. In diesem Papier wird eine einfache und effektive Strategie vorgeschlagen, um das Problem dezentral zu lösen. Ein hochpassfilterbasierter Senkenregler (HPFD) wird vorgeschlagen, um den Batteriewandler zu regeln, und ein virtueller Kapazitäts-Senkeregler (VCD) wird für einen Superkondensator (SC)-Wandler implementiert. Die Zusammenarbeit von HPFD und VCD erreicht zunächst eine autonome Leistungsteilung, bei der hochfrequente Schwankungen von SC gepuffert und niedertourige Leistung von der Batterie bereitgestellt wird. Gleichzeitig wird die durch die senkungsbasierte Leistungsaufteilung induzierte Abweichung der Busspannung im stationären Zustand automatisch beseitigt. Die resultierende Wiederherstellung der Busspannung zwingt gleichzeitig den SC-Ladezustand zurück auf seinen Nennwert und gewährleistet somit den kontinuierlichen Betrieb des SC als Leistungspuffer, ohne dass es zu einer Verletzung der SoC-Grenze kommt. Eine Entwurfsempfehlung wird entwickelt, um die erwartete Systemdynamik zu gewährleisten. Die Effektivität der vorgeschlagenen Methode und analytischen Ergebnisse wird durch Simulationen und Experimente validiert.