CN111864777A - 一种混合储能系统及其控制方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型混合储能系统及其控制方法，所述系统包括光伏部件、电池、超级电容器、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、直流侧滤波电容和直流侧负载电阻，光伏部件通过控制第一开关的通断控制光伏输出功率的大小，功率单向传输；电池通过第二开关和第三开关来调节功率的输出和输入，开关管上的反并联二极管起续流作用，功率双向传输；超级电容器通过第四开关Sw₄和第五开关Sw₅调节功率的输出和输入，开关管上的反并联二极管起续流作用，功率双向传输。所述方法基于低频和高频功率分量的解耦，利用电池电流的误差分量来控制超级电容器。本发明提升了电压调节速度，降低了电池上的电流应力。

Description

一种混合储能系统及其控制方法、系统

技术领域

本发明涉及一种混合储能系统(HESS)及其控制方法、系统，属于电力系统控制领域。

背景技术

由于可再生能源的自然属性和系统负荷需求的不确定性，可再生能源发电系统具有负荷需求不确定性和可再生能源发电随机性等问题，需要储能系统配合解决。但由于储能类型的不同，其特性也各不相同，铅酸电池的使用寿命长，但是由于能量密度高而功率密度低，其充电/放电速率较低。超级电容器(SC)通过静电荷存储能量，与电池相比，具有较高的功率密度，较低的能量密度，充电/放电率较高，但电池的使用寿命短。因此，利用混合储能，将多种形式的储能集成为一个整体，可以提高储能装置的性能。现有的混合储能控制方式主要是集中式控制和分散式控制两种控制。但多数是考虑储能的单一效益，无法同时兼顾混合储能的多方特性优势，因此，需要设计一种混合储能系统的控制方法，在兼顾储能经济效益的同时考虑储能的运行寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合储能系统及其控制方法、系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种新型混合储能系统，包括光伏部件、电池、超级电容器、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、直流侧滤波电容和直流侧负载电阻，其中第二开关、第三开关、第四开关、第五开关均反向并联一个二极管，第一开关的集电极通过第一电感连接到光伏部件的正极，通过二极管连接直流电容的负极，第一开关的发射极连接到光伏部件的负极，以及直流电容的正极，第二开关的发射极连接第三开关的集电极，第二开关的发射极和第三开关的集电极的连接点接第二电感，通过第二电感连接电池的正极，第三开关的发射极连接到电池的负极，第四开关的发射极连接第五开关的集电极，第四开关的发射极和第五开关的集电极的连接点接第三电感，通过第三电感连接到超级电容的正极，第五开关发射极连接到超级电容的负极，第二开关和第四开关的集电极的连接点接直流电容的正极，第三开关和第五开关的发射极的连接点接直流电容的负极，直流侧负载电阻的正极连接直流电容的正极，直流侧负载电阻的负极连接直流电容的负极。

进一步的，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关采用IGBT开关管。

一种新型混合储能系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1，将直流电网电压与参考电压进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值；

步骤2，对总电流参考值的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流与实际电池电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第二、三开关通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值的高频分量、电池的参考电流与实际电池电流的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流与实际SC电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第四、五开关通断的脉冲信号。

进一步的，总电流参考值I_tot-ref的低频分量I_LFC-ref为：

I_LFC-ref＝f_LPF(I_{tot_ref}) (1)

其中f_LPF(.)是低通滤波器的函数。

低频分量经过速率限制，生成电池的参考电流I_B-ref为：

I_B-ref＝f_RL(I_{LFC_ref}) (2)

其中，f_RL是速率函数。

进一步的，步骤3中，总电流的参考值I_tot-ref的高频分量I_HFC-ref为：

I_HFC-ref＝I_tot-ref-I_B-ref (3)

其中I_B-ref是电池的参考电流；

未补偿的电池功率为：

P_B-uncomp＝(I_HFC-ref+I_B-err)*V_B (4)

其中V_B是电池电压，I_B-err为电池的参考电流I_B-ref与实际电池电流I_B的误差；

超级电容器的参考电流I_{S_ref}为：

其中V_S是SC电压。

一种新型混合储能系统的控制系统，包括：

总电流参考值生成模块，用于将直流电网电压与参考电压进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值；

电池控制模块，用于对总电流参考值的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流与实际电池电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第二、三开关通断的脉冲信号；

超级电容器参考电流生成模块，用于根据总电流的参考值的高频分量、电池的参考电流与实际电池电流的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

超级电容器控制模块，用于将超级电容器的参考电流与实际SC电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第四、五开关通断的脉冲信号。

进一步的，所述电池控制模块中，总电流参考值I_tot-ref的低频分量I_LFC-ref为：

I_LFC-ref＝f_LPF(I_{tot_ref}) (1)

其中f_LPF(.)是低通滤波器的函数。

低频分量经过速率限制，生成电池的参考电流I_B-ref为：

I_B-ref＝f_RL(I_{LFC_ref}) (2)

其中，f_RL是速率函数。

进一步的，所述超级电容器参考电流生成模块中，总电流的参考值I_tot-ref的高频分量I_HFC-ref为：

I_HFC-ref＝I_tot-ref-I_B-ref (3)

其中I_B-ref是电池的参考电流；

未补偿的电池功率为：

P_B-uncomp＝(I_HFC-ref+I_B-err)*V_B (4)

其中V_B是电池电压，I_B-err为电池的参考电流I_B-ref与实际电池电流I_B的误差；

超级电容器的参考电流I_{S_ref}为：

其中V_S是SC电压。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

步骤1，将直流电网电压与参考电压进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值；

步骤2，对总电流参考值的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流与实际电池电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第二、三开关通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值的高频分量、电池的参考电流与实际电池电流的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流与实际SC电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第四、五开关通断的脉冲信号。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

步骤1，将直流电网电压与参考电压进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值；

步骤2，对总电流参考值的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流与实际电池电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第二、三开关通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值的高频分量、电池的参考电流与实际电池电流的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流与实际SC电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第四、五开关通断的脉冲信号。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：基于低频和高频功率分量的解耦，利用电池电流的误差分量来控制SC，提升了电压调节速度，降低了电池上的电流应力。

附图说明

图1为含混合储能系统的光伏直流电网的拓扑图。

图2为本发明混合储能系统的控制原理图。

图3为SC控制器设计原理图。

图4为负载需求逐步降低的仿真波形图，其中：(a)为输出直流电压波形图、负载电流波形图、电池电流波形图和SC电流波形图，(b)为输出直流电压在波动时的放大示意图。

图5为负载需求逐步增加的仿真波形图，其中：(a)为输出直流电压波形图、负载电流波形图、电池电流波形图和SC电流波形图，(b)为输出直流电压在波动时的放大示意图。

图中，u_pv、u_B和u_S分别是光伏、电池和SC的电压，i_pv、i_B和i_S分别是光伏、电池和SC的电流，L_pv、L_B和L_S代表光伏变换器、电池变换器和SC变换器的滤波电感，V_o是直流电压，C是滤波电容，R是负载电阻，Sw₁、Sw₂、Sw₃、Sw₄和Sw₅是控制开关。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种新型混合储能系统控制方法，包括如下步骤：

步骤1：描述含混合储能系统的光伏直流电网拓扑，介绍混合储能系统平衡的原理。

图1显示了含混合储能系统的光伏直流电网的拓扑，图中的光伏部件通过升压转换器连接到直流电网，混合储能系统通过双向DC/DC转换器连接到直流电网。L_pv是光伏变换器的滤波电感，光伏部件通过控制变换器开关Sw₁的通断，控制其对直流侧输出的功率；L_B和L_S分别是电池变换器和SC变换器的滤波电感，电池变换器和SC变换器通过控制变换器开关Sw₂、Sw₃、Sw₄和Sw₅的通断来调节向直流侧的输出功率，维持直流侧电压的稳定，平衡光伏部件输出功率波动，C是直流侧滤波电容，R是直流侧负载电阻。在光伏系统发电量和负荷需求量之间不匹配时，混合储能系统可以吸收或发出功率维持系统功率平衡，进而维持直流电网电压V_o的恒定。当负荷需求量大于光伏发电量时，V_o低于参考值，因此混合储能系统将放电以提供负荷缺少的功率。同样，当负荷需求量小于光伏发电量时，V_o将大于其电压参考值，此时，混合储能系统将充电吸收电网上多余的功率，来维持直流电压的稳定。

步骤2：根据含混合储能系统的光伏直流电网拓扑，进行混合储能系统控制策略的设计，以减少混合储能系统的充电/放电应力，增加混合储能系统的使用寿命，提高经济性。

在整个工作周期中，混合储能系统各部分的荷电状态(SOC)都需要在规定的范围内。图2为所提的混合储能系统控制原理图。将直流电网电压(V_o)与参考电压(V_ref)进行比较，将误差提供给比例积分(PI)控制器。经过PI控制器生成总电流参考值(I_tot-ref)。电流参考值I_tot-ref包含低频(I_LFC-ref)和高频(I_HFC-ref)分量两部分，其中低频分量为：

I_LFC-ref＝f_LPF(I_{tot_ref}) (1)

其中f_LPF(.)是低通滤波器的函数。

低频分量经过速率限制器，给定电池的参考电流，以控制混合储能系统的充电/放电速率，其中电池的参考电流为：

I_B-ref＝f_RL(I_{LFC_ref}) (2)

其中，f_RL(.)是速率函数。

将给定电池的参考电流I_B-ref与实际电池电流(I_B)进行比较，并将误差(I_B-err)发给PI控制器。PI控制器生成占空比D_B，将占空比D_B提供给脉冲宽度调制(PWM)发生器以生成对应的开关脉冲(Sw₂和Sw₃)来控制混合储能开关的关断。

总电流的参考值I_tot-ref的高频分量为：

I_HFC-ref＝I_tot-ref-I_B-ref (3)

其中I_B-ref是给定电池的参考电流。

由于电池性能动态缓慢，电池可能无法立即跟踪I_B-ref，造成功率跟踪误差。因此，未补偿的电池功率为：

P_B-uncomp＝(I_HFC-ref+I_B-err)*V_B (4)

其中V_B是电池电压。

由于SC的充放电速度比电池快，未补偿的电池功率将由SC进行补偿。因此，SC的参考电流为：

其中V_S是SC电压,I_B-err是电池参考电流误差。

将该参考电流I_{S_ref}与实际SC电流(I_S)进行比较，并将误差提供给PI控制器。PI控制器生成占空比D_S，将占空比D_S送到PWM脉宽发生器以生成对应的开关脉冲(Sw₄和Sw₅)。

步骤3：根据混合储能系统控制策略，进行SC控制器的设计，通过将参考电压V_ref经过所设计的控制器生成直流电网电压V_o。

图3显示了SC控制器设计的框图，控制器设计的详细步骤如下所述。

(1)SC的电流环控制设计

SC参考电流(I_{S_ref})从电压控制环路中产生，输入电流环控制环路中。

电感电流的传递函数如下：

其中：V_o是直流电压，C是电容值，L_S是电感值，D_S是占空比，R是电阻。

电流控制回路补偿的传递函数为：

式中：K_{p_S}，K_{i_S}是设计参数，本设计中令K_{i_S}＝2020，K_{p_S}＝0.34。

电流控制回路的开环传递函数为：

G_{ol_S}＝G_{pi_S}G_{id_S}H_S (8)

式中：G_{pi_S}是电流控制回路补偿的传递函数，G_{id_S}是电感电流的传递函数，H_S是控制系统电流环的反馈函数。

(2)SC电压环控制设计

电感电流对输出电压的传递函数如下：

式中：C是电容值，L_S是电感值，D_S是占空比，R是电阻。

电压控制环路补偿的传递函数为：

式中：K_{p_V}，K_{i_V}是设计参数，在这里K_{p_V}＝1.62，K_{i_V}＝674.

电压环的开环传递函数为：

G_{ol_V}＝G_{pi_V}G_{cl_S}G_{vi_V}H_V (11)

其中：

G_{pi_V}是电压控制环路补偿器的传递函数，G_{vi_V}电感电流到输出电压的传递函数，H_V是是控制系统电压环的反馈函数。

通过设计的SC控制器，将参考电压V_ref和生成的直流电网电压V_o的反馈信号进行比较，产生的误差经过电压控制环路补偿的传递函数G_{pi_V}输出电流参考信号I_{S_ref}，将电流参考信号I_{S_ref}和电流信号I_S进行比较，产生的误差经电流控制回路补偿的传递函数G_{pi_s}、电感电流的传递函数G_{id_S}、电感电流到输出电压的传递函数G_{vi_V}生成直流电网电压V_o输出信号。

实施例

搭建实验系统，主电路参数如表1所示，并在负载需求逐步降低和负荷需求逐步增加两种情况下，验证所提控制策略的有效性和准确性。

表1系统主电路参数

负载需求逐步增加的情况下，仿真结果如图4所示，在t₁瞬间，将负载电阻从32Ω增加到96Ω，负载需求突然增加。然后在t₂时刻恢复到32Ω，在t₃时刻在将负载电阻从32Ω增加到96Ω。如图4(a)所示，t₃时刻前采用传统控制策略，t₃时刻后采用所提控制策略。与传统控制策略相比，I_B需要更长的时间才能达到稳态，降低了电池上的电流应力，使电流的变化较平缓，提高电池的使用寿命。从图4(b)所示的结果可以看出，所提控制策略调节直流电压稳定的响应时间(t_ss)较小，约为t_ss＝30ms，而传统控制策略响应时间(t_ss)较大，约为t_ss＝700ms。

负载需求逐步减少的情况下，仿真结果如图5所示。在t₁瞬间，将负载电阻从32减小到19.2Ω，负载功率需求突然减少。在t₂时刻恢复到32Ω，然后在t₃时刻在将负载电阻从32减小到19.2Ω。由图5(a)所示，t₃时刻前采用传统控制策略，t₃时刻后采用所提控制策略。与传统传统控制策略相比，I_B需要更长的时间才能达到稳态，降低了电池上的电流应力，使电流的变化较平缓，提高电池的使用寿命。从图5(b)所示的结果可以看出，所提控制策略调节直流电压稳定的响应时间(t_ss)较小，仅需25ms就能达到直流电压的稳定，而传统控制策略响应时间(t_ss)较大，需要640ms才能达到直流电压的稳定。

从以上结果可以看出，与传统控制策略相比，本发明所提出的控制策略提供了更快的电压调节速度。提出的方法中电池电流I_B需要更长的时间才能达到稳态，降低了电池上的电流应力，使电流的变化较平缓，提高电池的使用寿命，降低了储能成本。

Claims (10)

1.一种新型混合储能系统，其特征在于，包括光伏部件、电池、超级电容器、第一电感(L_pv)、第二电感(L_B)、第三电感(L_S)、第一开关(Sw₁)、第二开关(Sw₂)、第三开关(Sw₃)、第四开关(Sw₄)、第五开关(Sw₅)、直流侧滤波电容(C)和直流侧负载电阻(R)，其中第二开关(Sw₂)、第三开关(Sw₃)、第四开关(Sw₄)、第五开关(Sw₅)均反向并联一个二极管，第一开关(Sw₁)的集电极通过第一电感(L_pv)连接到光伏部件的正极，通过二极管连接直流电容(C)的负极，第一开关(Sw₁)的发射极连接到光伏部件的负极，以及直流电容(C)的正极，第二开关(Sw₂)的发射极连接第三开关(Sw₃)的集电极，第二开关(Sw₂)的发射极和第三开关(Sw₃)的集电极的连接点接第二电感(L_B)，通过第二电感(L_B)连接电池的正极，第三开关(Sw₃)的发射极连接到电池的负极，第四开关(Sw₄)的发射极连接第五开关(Sw₅)的集电极，第四开关(Sw₄)的发射极和第五开关(Sw₅)的集电极的连接点接第三电感(L_S)，通过第三电感(L_S)连接到超级电容的正极，第五开关(Sw₅)发射极连接到超级电容的负极，第二开关(Sw₂)和第四开关(Sw₄)的集电极的连接点接直流电容(C)的正极，第三开关(Sw₃)和第五开关(Sw₅)的发射极的连接点接直流电容(C)的负极，直流侧负载电阻(R)的正极连接直流电容(C)的正极，直流侧负载电阻(R)的负极连接直流电容(C)的负极。

2.根据权利要求1所述的新型混合储能系统，其特征在于，所述第一开关(Sw₁)、第二开关(Sw₂)、第三开关(Sw₃)、第四开关(Sw₄)、第五开关(Sw₅)采用IGBT开关管。

3.一种新型混合储能系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将直流电网电压(V_o)与参考电压(V_ref)进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值(I_tot-ref)；

步骤2，对总电流参考值(I_tot-ref)的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比(D_B)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第二、三开关(Sw₂和Sw₃)通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值(I_tot-ref)的高频分量、电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流(I_{S_ref})与实际SC电流(I_S)进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比(D_S)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第四、五开关(Sw₄和Sw₅)通断的脉冲信号。

4.根据权利要求3所述的新型混合储能系统的控制方法，其特征在于，步骤2中，总电流参考值I_tot-ref的低频分量I_LFC-ref为：

I_LFC-ref＝f_LPF(I_{tot_ref})(1)

其中f_LPF(.)是低通滤波器的函数。

低频分量经过速率限制，生成电池的参考电流I_B-ref为：

I_B-ref＝f_RL(I_{LFC_ref})(2)

其中，f_RL(.)是速率函数。

5.根据权利要求3所述的新型混合储能系统的控制方法，其特征在于，步骤3中，总电流的参考值I_tot-ref的高频分量I_HFC-ref为：

I_HFC-ref＝I_tot-ref-I_B-ref(3)

其中I_B-ref是电池的参考电流；

未补偿的电池功率为：

P_B-uncomp＝(I_HFC-ref+I_B-err)*V_B(4)

其中V_B是电池电压，I_B-err为电池的参考电流I_B-ref与实际电池电流I_B的误差；

超级电容器的参考电流I_{S_ref}为：

其中V_S是SC电压。

6.一种新型混合储能系统的控制系统，其特征在于，包括：

总电流参考值生成模块，用于将直流电网电压(V_o)与参考电压(V_ref)进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值(I_tot-ref)；

电池控制模块，用于对总电流参考值(I_tot-ref)的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比(D_B)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第二、三开关(Sw₂和Sw₃)通断的脉冲信号；

超级电容器参考电流生成模块，用于根据总电流的参考值(I_tot-ref)的高频分量、电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

超级电容器控制模块，用于将超级电容器的参考电流(I_{S_ref})与实际SC电流(I_S)进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比(D_S)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第四、五开关(Sw₄和Sw₅)通断的脉冲信号。

7.根据权利要求6所述的新型混合储能系统的控制系统，其特征在于，所述电池控制模块中，总电流参考值(I_tot-ref)的低频分量(I_LFC-ref)为：

I_LFC-ref＝f_LPF(I_{tot_ref})(1)

其中f_LPF(.)是低通滤波器的函数。

低频分量经过速率限制，生成电池的参考电流I_B-ref为：

I_B-ref＝f_RL(I_{LFC_ref})(2)

其中，f_RL(.)是速率函数。

8.根据权利要求6所述的新型混合储能系统的控制系统，其特征在于，所述超级电容器参考电流生成模块中，总电流的参考值I_tot-ref的高频分量I_HFC-ref为：

I_HFC-ref＝I_tot-ref-I_B-ref(3)

其中I_B-ref是电池的参考电流；

未补偿的电池功率为：

P_B-uncomp＝(I_HFC-ref+I_B-err)*V_B(4)

其中V_B是电池电压，I_B-err为电池的参考电流I_B-ref与实际电池电流I_B的误差；

超级电容器的参考电流I_{S_ref}为：

其中V_S是SC电压。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

步骤1，将直流电网电压(V_o)与参考电压(V_ref)进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值(I_tot-ref)；

步骤2，对总电流参考值(I_tot-ref)的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比(D_B)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第二、三开关(Sw₂和Sw₃)通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值(I_tot-ref)的高频分量、电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流(I_{S_ref})与实际SC电流(I_S)进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比(D_S)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第四、五开关(Sw₄和Sw₅)通断的脉冲信号。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

步骤1，将直流电网电压(V_o)与参考电压(V_ref)进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值(I_tot-ref)；

步骤2，对总电流参考值(I_tot-ref)的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比(D_B)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第二、三开关(Sw₂和Sw₃)通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值(I_tot-ref)的高频分量、电池的参考电流(I_B-ref)与实际电池电流(I_B)的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流(I_{S_ref})与实际SC电流(I_S)进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比(D_S)，通过脉冲宽度调制(PWM)发生器生成控制第四、五开关(Sw₄和Sw₅)通断的脉冲信号。

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