基于背靠背双PWM变流器的飞轮储能系统并网控制方法研究

采用带LCL滤波器的背靠背双PWM变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口,提出一种飞轮储能系统并网控制方法。该方法由电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分组成,并经过充电、预并网和并网运行三个阶段。在充电和预并网阶段,电网侧变流器采用不控整流方式,电机侧变流器先后采用速度外环和电压外环控制方式;在并网运行阶段,电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制策略,控制并网有功功率的大小及流向;电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制策略,维持直流母线电压恒定。采用零极点对消降阶法及对称优化函数等效法分别设计电机侧内外环控制器参数。进行了飞轮储能系统的充电、预并网和并网运行实验。实验结果验证了所提飞轮储能系统并网控制方法的可行性。     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

基于改进型滑模观测器的飞轮储能系统控制方法

该文分析了飞轮电机高速运转时滑模观测器估算角度存在偏差的原因,提出一种补偿截止频率等于电机电气频率的自适应低通滤波器固定滞后角的角度偏差消除方法,并改进了滑模观测器。通过稳定性分析得到了改进型滑模观测器的稳定条件。为了实现飞轮电机全速度范围的无速度传感器控制,采用基于模拟角的电流闭环控制实现飞轮电机的起动和低速运行,在转速达到某个设定值时切换到滑模变结构控制。给出了基于改进型滑模观测器的飞轮储能系统充放电控制方法。在充电和待机时采用了速度外环、电流内环的双闭环控制策略,在放电时采用了电压外环、电流内环的双闭环控制策略。进行了飞轮储能系统的起动、充电、待机、放电实验,实验结果验证了基于该改进型滑模观测器的飞轮储能系统控制方法的正确性和有效性。     

一种采用负载电流和转速补偿的改进型飞轮储能系统放电控制算法（英文）

主要研究飞轮储能系统放电过程的直流母线电压稳定控制算法。飞轮放电过程中电机反电势随转速持续下降,直流侧负载通常具有电流突变的脉冲负载特性,而且传统PI双闭环控制的直流母线电压外环控制器具有非线性,导致其应对负载电流突变的动态响应慢,对转速变化的适应性差。为解决上述问题,本文提出了一种采用负载电流和转速补偿的飞轮储能系统放电控制算法。该方法将直流侧负载电流和电机转速信号补偿至直流母线电压外环,根据双向能量变换器交直流侧的功率平衡关系,对传统PI控制器的输出进行修正,重新计算q轴有功电流的给定值。此外,针对飞轮储能系统采用的高速电机d、q轴耦合电压大的特点,本文在电流内环也增加了前馈解耦算法,以实现d、q轴电流的独立解耦控制,增强对电流给定信号的跟踪能力。仿真和实验结果与理论分析一致,证明了改进后的放电算法具有更快的动态响应速度和更强的转速适应能力。     

直流电容储能反馈和负载功率前馈的Boost变换器控制策略

从Boost变换器的状态空间平均方程数学模型出发,推导出其功率传递关系。在此基础上提出了一种以电流作为内环、直流侧电容储能作为外环的反馈控制策略,电流内环采用滞环电流控制,电容储能外环采用PI调节器控制,并设计了相应的控制器。为了进一步提高系统的快速性,减小负载扰动对系统的影响,引入负载功率的前馈,并给出了前馈功率的估计算法。实验比较了传统的电压电流双闭环和所提控制策略的动、稳态特性,结果表明,所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。     

基于飞轮储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入飞轮储能系统,实现对电网稳定功率的输出,从而便于电网调度。为了使得光伏发电系统对电网输出可调度的稳定电能,采用电流内环,速度外环的控制方式充电,使得储存的能量在飞轮所允许的范围之内;采用电流内环,电压外环的控制方式放电,使得系统在运行中保持直流母线的电压稳定。系统仿真实验和实验室平台实验表明,当电网运行正常时,带有飞轮储能系统的光伏发电系统可以向电网实时输出可调度的稳定功率;当电网发生故障时,通过切断并网连接,实现对光伏发电功率的储存。     

能馈型双PWM变换器交流电子负载研究

采用双PWM变换器设计了一种能馈型交流电子负载,前级PWM变换器实现负载特性模拟功能,设计了单电流滞环控制系统,可以使电子负载对交流电源呈现的阻抗为设定值;后级PWM变换器实现能量回馈功能,设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统,其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定,内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,实现单位功率因数逆变。实验结果表明,所设计的单电流环控制系统和电压、电流双闭环控制方法是有效的,输入端能准确地模拟设定阻抗值且实验能量以单位功率因数回馈电网。     

能馈型双PWM变换器交流电子负载研究

采用双PWM变换器设计了一种能馈型交流电子负载,前级PWM变换器实现负载特性模拟功能,设计了单电流滞环控制系统,可以使电子负载对交流电源呈现的阻抗为设定值;后级PWM变换器实现能量回馈功能,设计了并网逆变器的电压,电流双闭环控制系统,其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定,内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,实现单位功率因数逆变.实验结果表明,所设计的单电流环控制系统和电压、电流双闭环控制方法是有效的,输入端能准确地模拟设定阻抗值且实验能量以单位功率因数回馈电网.     

基于电容储能反馈的单相PWM整流器的研究

介绍了单相脉宽调制(PWM)整流器数学模型,分析了功率传递关系。提出一种以直流侧电容储能为外环的反馈控制策略,内环电流采用滞环控制。为减小负载扰动对系统的影响,引入负载功率前馈算法。实验比较了传统电压电流双闭环控制和所提控制策略,结果表明,所提策略能满足系统的控制要求,且动态特性更好。     

永磁风电系统网侧变流器低电压穿越控制策略

针对电网电压对称跌落时永磁直驱风电系统低电压穿越能力的问题,在网侧控制中提出使用电机侧与电网侧的功率差信号来稳定直流侧电压,并且根据电压跌落深度控制无功和有功功率的输出大小,构成功率外环与电流内环双环控制系统。仿真结果表明,在电网电压跌落20%以内且持续时间不大于0.2 s时,该控制策略保证了直流侧电压稳定,有助于提高无功功率注入电网及恢复电网电压。     

包含VDCCOL的VSC-HVDC改进控制策略

在交流系统故障或者甩负荷等暂态过程中,由于有功功率不平衡,电压源换流器型高压直流（VSC-HVDC）输电系统直流侧会出现过电压或者欠电压现象,危及换流阀、直流电容器和直流电缆等设备的安全。为了限制暂态过程中直流电压波动幅度,提出了一种改进的控制策略,即在外环有功功率控制器中增加了一个依赖于直流电压的电流指令限制单元（VDCCOL）,它通过内环电流控制器有功电流指令的变化来反映直流电压的变化。当直流电压异常时,VDCCOL根据预设的特性迅速修正外环功率控制器输出的有功电流指令值,减缓有功功率的不平衡,从而达到限制直流过电压/欠电压的发展、保护设备安全运行和避免频繁切机等目的。仿真研究表明,文中提出的控制策略能有效地抑制故障条件下直流电压波动幅度,提高系统的运行特性。     

对称PWM控制ZVS半桥变换器研究

与传统半桥电路相比,采用对称PWM控制方法的半桥软开关直流变换器电路增加了一个由辅助开关管和一个二极管组成的支路.其主开关管不仅工作在对称状态,而且能很好实现软开关,辅助开关管在主开关管关闭期间实现ZVS和ZCS导通.在分析该变换器的工作原理基础之上,研究了其工作特性,重点分析了谐振电感在实现ZVS和引起占空比丢失方面的影响,仿真和实验研究表明该变换器具有优良的性能.     

虚拟直流发电机励磁补偿控制策略

虚拟直流发电机(VDCG)功率协调控制策略将直流电机算法嵌入到DC/DC变换器控制回路中,使其模拟直流发电机运行特性,提升直流微网直流母线电压的动态稳定性。该控制通过功率分配环实现不同容量储能装置间的功率协调分配,但已有的VDCG功率协调控制策略均采用固定励磁磁通作为虚拟电机励磁系数,当再生能源输出功率发生波动或负载发生投切时,直流母线电压会产生稳态电压偏移。为消除母线电压偏移,在详细分析VDCG功率协调控制工作机理的基础上,提出虚拟直流发电机励磁补偿控制策略,通过实时补偿VDCG励磁,消除母线电压偏移,稳定直流母线电压。构建储能装置双机并联光储直流微网仿真及实验平台,分别在再生能源功率波动和负载投切情况下对传统固定励磁磁通功率协调VDCG控制及所提VDCG励磁补偿控制策略进行对比仿真及实验验证,证明所提控制策略的正确性。     

基于微分平滑理论的多直流电力弹簧电压平稳控制方法

为实现含高比例可再生能源情形下直流微电网母线电压的平稳控制,提出基于微分平滑理论的多直流电力弹簧(DCES)协调控制方法。针对直流微电网多DCES非线性特性与多运行工况,上层设计微分平滑控制方法,直接补偿非线性分量,确保在可再生能源出力波动、系统参数摄动情形下直流母线电压平稳,提升系统稳定性与鲁棒性,同时为下层控制提供电感电流参考轨迹;下层控制设计基于DCES工作模态的模型预测控制方法,通过简化寻优计算量,确保系统动态响应的快速性,无需通信,即可实现电感电流参考轨迹跟踪与各段直流母线电压波动平抑。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于d SPACE的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

兼备直流故障限流及开断功能的新型直流电网关键设备

高压大容量柔性直流输电系统故障电流上升速率快、峰值高,所以适用于直流电网的故障电流抑制装备成为目前研究的热点.提出了一种兼备直流故障限流及开断功能的新型故障电流抑制装置,能够充分发挥故障限流器及直流断路器的优势,并具有较高的经济性.在Matlab平台中搭建了500 kV柔性直流输电系统,并在实验室中构建了200 V故障...     

适用于VSC-MTDC系统的直流电压控制策略

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。文中首先分析了在电压源型直流输电系统中直接电流控制和直流电压偏差控制的工作原理,然后提出了在电压源型多端直流输电系统中采用基于直流电压偏差控制的多点直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现定有功功率控制模式与定直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,仍能实现对直流电压的控制和有功的平衡。以一个5端系统为例进行仿真验证,结果表明多端直流输电系统的运行可靠性得到提高,且获得良好的动态性能。     

一种基于DSP脉宽调制电路实现方法的研究

提出了一种用于燃料电池电动汽车的基于DSP的多路并联DC/DC(直流/直流)变换器解决方案.以双路为例给出了相差180°相位的PWM实现方法.并且在小功率电路上进行了试验,达到了预期的效果.     

应用虚拟同步电机技术的电动汽车快充控制方法

快充是电动汽车的一大关键技术。基于虚拟同步电动机控制策略,提出一种电网友好的电动汽车快充解决方案。该方案由交流接口和直流接口两部分组成,其中交流接口的三相H桥整流电路将电网电压整流为600 V直流电压,再经过直流接口的大功率DC/DC变流器转换为48 V的直流电压,供给电动汽车负荷。交流接口方案采用虚拟同步电动机技术,保证并网电流的低谐波畸变的同时,还可以响应电网电压/频率异常事件,并提高快充接口的惯性和阻尼,可在一定程度上提升电网的稳定性。该控制方法可降低电动汽车快充接口对电网的影响,提升电网对大规模电动汽车接入的适应性。直流接口采用隔离型DC/DC变换器,可以满足电动汽车电池快速恒功率充电的需求。在分别给出交流接口和直流接口的控制策略基础上,利用PSCAD/EMTDC仿真及一台50 kW样机实验验证了所提快充解决方案的正确性和有效性。     

西南水电送华东多送出多馈入直流系统稳定控制策略

定义了多送出多馈入直流系统(multi-send &; multi- infeed DC,MS-MIDC),分析了此类系统的特点及问题。从MS-MIDC角度出发,研究了利用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和调相机提高西南水电送华东MS-MIDC系统稳定性的动态无功补偿方案。针对MS-MIDC系统中各直流系统相互支援方便的优势,提出了利用直流系统过负荷能力和频率调制功能实现直流系统间协调控制,改善了系统在严重故障下稳定水平。仿真计算结果验证了所提控制策略的有效性。     

浅谈交直流采样RTU的现场校验

目前电力系统交流采样与直流采样RTU同时存在，长期以来由于一直采用的是直流采样RTU，交流采样RTU应用到现场以后一直没有合适的检定测量装置，使得交流采样RTU的检定工作无法落实。本文介绍了直流采样与交流采样的基本原理，及采用CL301V2全面解决了交流采样RTU的检定，变送器校验等一系列现场实际问题。