This paper proposes a semi-consensus strategy for multi-functional hybrid energy storage systems (HESSs) in DC microgrids. Batteries in a HESS are regulated by conventional V-P droops and supercapacitors (SCs) are with integral droops (ID). Only batteries are assigned with local distributed compensators which exchange information through sparse communication links. Those SCs are exempted from data exchange process, which would save system investment costs. Within the semi-consensus scheme, the most essential function is the cooperation of V-P droop and ID that helps to naturally allocate low frequency components of load power to batteries and high frequency components to SCs, thus prolonging the overall life time of HESS. In addition to the transient power allocation function, there are other three functions endowed by the proposed strategy, which are autonomous DC bus voltage recovery to its nominal level, spontaneous SC state of charge (SOC) restoration, autonomous power sharing and SOC balancing among batteries. It is the simultaneous realization of above four functions with limit communications that makes up the main contributions in this paper. A generic mathematical modeling of HESS with the semi-consensus strategy is established. The model allows for dynamic analyses to theoretically validate the effectiveness of proposed method in both frequency and time domains. In-house experimental results are shown fully consistent with the dynamic analyses and also effectively corroborate the intended HESS multi-functional operations.

中文翻译：

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直流微电网多功能混合储能系统的半共识策略

本文提出了一种用于直流微电网中多功能混合储能系统 (HESS) 的半共识策略。HESS 中的电池由传统的 VP 下垂调节，超级电容器 (SC) 具有整体下垂 (ID)。只有电池分配有通过稀疏通信链路交换信息的本地分布式补偿器。这些SC免于数据交换过程，这将节省系统投资成本。在半共识方案中，最重要的功能是VP下垂和ID的配合，有助于自然地将负载功率的低频分量分配给电池，将高频分量自然分配给SC，从而延长HESS的整体寿命。除了瞬态功率分配功能外，所提出的策略还赋予了其他三个功能，它们是自主直流总线电压恢复到其标称水平、自发 SC 荷电状态 (SOC) 恢复、自主功率共享和电池之间的 SOC 平衡。本文的主要贡献是通过限制通信同时实现上述四种功能。建立了具有半共识策略的 HESS 的通用数学模型。该模型允许进行动态分析，以从理论上验证所提出方法在频域和时域中的有效性。内部实验结果与动态分析完全一致，也有效地证实了预期的 HESS 多功能操作。电池之间的自主功率共享和 SOC 平衡。本文的主要贡献是通过限制通信同时实现上述四种功能。建立了具有半共识策略的 HESS 的通用数学模型。该模型允许进行动态分析，以从理论上验证所提出方法在频域和时域中的有效性。内部实验结果与动态分析完全一致，也有效地证实了预期的 HESS 多功能操作。电池之间的自主功率共享和 SOC 平衡。本文的主要贡献是通过限制通信同时实现上述四种功能。建立了具有半共识策略的 HESS 的通用数学模型。该模型允许进行动态分析，以从理论上验证所提出方法在频域和时域中的有效性。内部实验结果与动态分析完全一致，也有效地证实了预期的 HESS 多功能操作。该模型允许进行动态分析，以从理论上验证所提出方法在频域和时域中的有效性。内部实验结果与动态分析完全一致，也有效地证实了预期的 HESS 多功能操作。该模型允许进行动态分析，以从理论上验证所提出方法在频域和时域中的有效性。内部实验结果与动态分析完全一致，也有效地证实了预期的 HESS 多功能操作。