基于风光储双层母线微电网的分布式模型预测控制

针对风光储互补的双层母线直流微电网系统,提出一种基于多端口变换器直流微电网分布式模型预测控制策略。首先,建立各个子微网系统中风电系统、光伏系统和储能系统的数学模型,其次,依据风电系统、光伏系统工作在经济最优,发电功率最大,储能系统作为补充的原则,采用分布式模型预测控制算法优化风电系统、光伏系统输出功率,保证高低压侧母线负荷跟踪性能和经济性能。最后,通过微网间DC/DC变换器进行PI控制,实现高低压母线间能量平衡,维持母线电压稳定。通过仿真、实验验证,所提控制策略能够实现各个微电网发电单元经济最优的同时,维持高低压侧母线的功率平衡和母线电压稳定,提高了系统的运行可靠性。     

基于功率平衡的微电网稳定性控制策略

针对含有储能元件的分布式发电系统存在直流母线电压难以准确控制,直流子网切负荷瞬间交流子网电压及频率会偏离正常值的缺点,提出了基于功率平衡带负载前馈的蓄电池控制策略和改进的V/f逆变控制方法对其进行改进。仿真结果表明:交直流混合微电网在孤岛模式下和受扰动时,该方法均能使直流母线电压实现稳定且电压和频率都能够满足正常运行的要求,同时提高了整个系统的抗扰动能力。     

考虑多源互补特性的微电网系统自动优化策略研究

微电网系统中功率供需不平衡将导致系统电压的不稳定,为此在考虑多源互补特性的基础上研究了一种新的微电网系统自动优化策略。通过光伏、水电、复合储能等多种发电系统建立微电网拓扑结构,以能量控制层、中央协调控制层和本地控制层设计微电网控制框架,采用复合储能实现微电源的协调控制,从而提高电压的稳定性;通过复合储能系统组成的调控系统,基于直流母线电压分区策略,实现系统自动优化控制。实验结果表明,研究的考虑多源互补特性的微电网系统自动优化策略能够有效实现功率平衡,确保电压稳定性。     

交直流混合微电网中储能技术的研究

基于一种典型的交直流混合微电网系统,对交直流混合微电网中的储能技术进行了分析与探讨。针对交直流混合微电网系统的特殊性,分别就混合微电网的直流侧储能装置与交流侧储能装置进行了功能分析。随后,比较了现有的各类储能方式,并对适用于交直流混合微电网的储能方式进行了探究。     

基于定频PWM滑模的直流微电网控制策略

针对由太阳能光伏板、蓄电池和负载组成的直流微电网结构，在孤岛运行方式下光伏输出功率波动较大以及直流母线电压响应速度慢，鲁棒性较弱的问题，提出一种基于PWM的滑模电流控制器，对蓄电池的充放电过程进行控制，并在传统的最大功率跟踪控制方法上加入闭环控制器，通过在Matlab中搭建仿真电路模型，结果表明光伏系统工作在最大功率点的同时，直流母线电压也能维持恒定，且具有较快的响应速度和较强的鲁棒性。     

基于功率平衡的直流母线电压控制策略研究

针对含有储能元件的分布式发电系统存在直流母线电压难以准确控制的缺点,提出了将PR控制器和PI-type调节器相结合的控制方法来实现直流母线电压的稳定控制。PR控制器对频率为谐振频率的正弦信号可以实现无静差控制,PI-type调节器在谐振频率处进行零极点的补偿来实现静态误差的控制。通过PI-type调节器后的电流与交流侧输出电流进行比较,产生的开关信号调节占空比来实现对直流母线电压的控制。仿真结果表明交直流混合微电网在孤岛模式下交流侧母线电压不稳定时,该文方法能使直流母线侧电压实现稳定控制,且交流侧电压和电流的畸变率都能够满足正常运行的要求,从而提高了整个系统的抗扰动能力。     

基于低带宽通信直流微网变换器自适应下垂均流技术研究

针对直流微电网的负载均流控制问题,对微电网的稳态均流、动态均流和母线电压稳定等方面进行了研究,对微电网常用均流控制策略进行了归纳,提出了基于低带宽通信的自适应下垂法。为了克服传统下垂控制的缺陷并获得良好的动态均流性能,增加了两个调整环,利用电流调整环调节下垂系数实现了稳态和动态均流,电压调整环抬升了母线电压。因控制均在本地实现,无需中心控制器,可靠性高。对不同的均流控制方案进行了对比实验。研究结果表明,静态均流误差<3%,动态均流误差<4%,该控制策略能实现直流微电网的动稳态均流和母线电压跌落补偿。     

超级电容与蓄电池混合储能对微电网频率稳定性改善研究

随着越来越多的新能源发电并入微电网,单一储能技术已无法满足微电网对自身频率稳定性的要求。这时需要采用多元混合储能技术来改善微电网的频率稳定性。该文主要研究了微电网孤岛运行时,通过在交流母线处配置蓄电池和超级电容器两种储能装置,并且协调控制这两种储能装置的运行,来使微电网在风速扰动时系统频率能够快速地恢复稳定。通过对仿真结果的分析及比较,验证了所提出的混合储能方案对微电网孤岛运行时频率稳定性的改善作用优于单一储能方案。     

含混合储能的光伏微电网系统协调控制策略

太阳能属于可再生能源类别。与其他能源相比,太阳能具有储量高、无污染的优点。当下,太阳能的开发和使用已变得越来越普遍。但是,太阳能发电具有输出功率波动大、防止干扰能力、过载能力差等问题,并且当连接到电网时,电网功率不平衡和频率质量降低。为了有效地抑制太阳能的波动性和随机性并提高太阳能微电网系统的稳定性,本文提出了混合储能太阳能微电网系统并联/离网运行以及模式切换期间储能装置和直流母线电压的调节控制建议。     

一种主从控制模式下微网主电源逆变器的控制策略

微网作为可再生能源与电网之间的缓冲和纽带,有助于提升电力系统柔性和电力系统可靠性。给出了微电网主从控制系统的结构,主电源和从电源通过三相逆变器接入微电网交流母线,分析了逆变器及其控制系统。当微电网处于联网运行时,并网逆变器采用恒功率控制模式,当微电网系统独立运行时,主电源采用恒压频比控制模式,给出了具体的控制结构和模式切换控制策略。该控制策略可以有效抑制切换过程中微网母线电压和主电源输出电流波形畸变,有效避免切换过程所造成的微电网母线电压突降,减小切换过程对微电网冲击。     

电动汽车混合储能系统的事件触发无差拍控制

混合储能系统具有高功率密度和高能量密度的性能优势,已经被广泛应用于电动汽车.以电动汽车的电池-超级电容混合储能系统为研究对象,针对传统控制方法中快速动态响应和计算负荷的矛盾,提出一种基于事件触发无差拍控制的方法.该控制方法继承了无差拍控制方法响应速度快、过冲量小的优点,可以在一个控制周期内计算获得最优控制信号,从而充分利用混合储能系统应对复杂工况,以达到稳定母线电压的目的 ;同时,通过引入事件触发控制策略,根据系统状态消除冗余计算,可以在保持控制性能的前提下有效降低计算负荷.基于Matlab/Simulink构建了电池-超级电容混合储能的数字仿真系统,仿真试验结果表明所提出的事件触发无差拍控制具有良好的控制效果:①可以将直流母线电压纹波稳定控制在参考值1.4％,接近传统无差拍控制的1.1％,性能上满足要求;②计算执行平均次数是传统方法的61.2％,计算负荷减小了39.8％;③引入事件触发控制机制,可以有效消除冗余的开关动作,提高混合储能系统的整体效率.最后,围绕中国电动汽车的行驶工况,基于OPAL-RT的硬件在环试验,进一步验证事件触发无差拍控制方法在电池-超级电容混合储能系统的有效性,研究结果为电动汽车混合储能系统的控制提供了一种参考.     

基于光氢储的多能互补系统研究

考虑到光伏发电出力随机性大、波动较强等问题,提出了含制氢系统与储能单元的多能互补系统。该多能互补系统包含光伏发电、电解槽、氢燃料电池、锂电池等模块,不仅可以平抑直流母线电压波动,还可以平滑并网功率。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该系统的有效性。     

基于超级电容储能装置的微电网电能质量分析技术

为提高微电网的工作效率和加强微电网的可靠性,应用功率超级电容模组构成和开关电容电压均衡技术、快速充放电技术、电能质量监测治理等技术,并且应用控制软件和人机界面软件,设计一种基于超级电容器储能系统的微电网电能质量分析装置,可广泛为微电网电力系统中电力调峰、提高系统运行稳定性和提高电网及微电网电能质量的重要技术手段;同时,还可根据电网负荷的变化改变运行方式以向电网释放或吸收电能。由此,对负荷实施削峰填谷以减少系统输电网络的损耗,获取经济效益。储能装置用于用户侧,可提高电能质量,增强系统可靠性。而且,分布式储能在增强系统运行稳定性和提高电能质量方面具有更大的优势,按照系统运行的要求布置储能装置,可得到更好的控制效果。     

交流微电网实验平台测控保护的设计

微电网作为有效整合了分布式发电、能量变换器、综合负载和测控保护系统的小型发配电系统,具有运行方式灵活、环保、能量效率高的优点。为了能对微电网的运行特性及保护进行理论和实验的研究,设计了一个低压交流微电网实验平台测控保护系统,使用LABVIEW软件编写监控系统。平台具有用电信息的自动采集和开关设备远程控制的功能,改良传统继电保护,实现可再生能源、储能与传统配电网安全可靠的混合运行。     

考虑储能分时自动控制策略的微电网容量优化配置方法研究

由于不同分布式电源出力的差异性和波动性,在微电网中对不同分布式电源容量进行优化配置是实现系统的经济、可靠运行的关键,为此提出了考虑储能分时自动控制策略的微电网容量优化配置方法。根据微电网拓扑结构,建立微电网中不同分布式电源的模型并提出储能系统分时自动控制策略。基于储能控制策略建立微电网容量优化配置模型,以微电网系统综合运行费用最小为优化目标,考虑微电网自平衡率约束、冗余率约束及系统运行约束,采用改进粒子群算法对微电网优化配置模型进行优化求解。最后,基于仿真算例对所提方法进行验证,仿真分析结果验证了所提方法的有效性。     

电梯储能系统的设计与研究

本文提出了一种由超级电容器组和双向六相交错式直流变压器组成的电梯储能系统,建立了仿真模型,比较了一个运行周期内带有和不带有该电梯储能系统的能耗,验证了本电梯储能系统的良好节能效果。     

电压源型PWM整流器直流母线电压的消抖方法

直流母线电压的稳定性是PWM整流器的一个重要指标。在电网电压不平衡且(或)含有低次电力谐波时,传统的控制方法不能消除直流母线电压的抖动。为解决这一问题,首先深入分析了电网电压不平衡且含有5次、7次谐波分量对电压源型PWM整流器的直流母线电压稳定性的影响;进而提出了一种基于比例积分-谐振(PI-R)的控制策略,并详细分析了电流控制指令计算和PI-R控制器的设计方案。1 MW PWM整流器的仿真结果表明,所提出的控制策略能显著抑制直流母线电压的波动,并提高系统的安全运行性能。     

超导磁储能技术在微电网中的应用

超导磁储能系统可以长期、高效、无损地存储电能,具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点,在微电网领域具有重要的应用价值。首先对超导磁储能系统基本原理进行详细梳理,其次对超导磁储能系统在微电网领域中解决微电源随机问题、短路故障问题、并网/孤岛模式切换问题的研究现状进行归纳总结,最后从大容量高温超导磁体技术、混合超导储能装置、超导磁体研究的新方向三个方面对未来超导磁储能系统在微电网领域的发展进行展望。     

一种基于飞轮储能系统的新型动态电压恢复器

为了克服传统动态电压恢复器无储能装置的不足,提出了一种基于飞轮储能系统(FESS)的新型动态电压恢复器(DVR)。根据飞轮充电要求,对DVR拓扑结构进行了研究,给出了DVR在不同工作模式下的控制策略:在飞轮充电过程中,采用脉宽调制(PWM)整流技术,实现了单位功率因数控制;在补偿电压暂降时,电机采用半桥能量回馈控制,以保持直流母线电压恒定,逆变器采用双环控制策略,补偿电压暂降的同时有效地抑制负载干扰和参数变化。实验结果验证了拓扑结构和控制策略的正确性。     

基于内置式永磁电机驱动的电动汽车混合储能系统设计研究

针对电动汽车续航能力差、能源利用率低的问题,采用内置式永磁电机(IPM)驱动电动汽车,构造了电动机数学模型,提出了一种直接生成所需直流母线电压的矢量控制方案,用于最大转矩电流比(MTPA)条件下运行电动机。同时提出采用蓄电池、超级电容器(UC)和单个双向DC/DC转换器组成混合储能系统(HESS),构造混合储能系统的集成控制方法,允许电动机在MTPA区域工作更长的时间。通过开展不同工况下实验研究,结果表明:通过单个双向DC/DC转换器的组成混合储能系统(HESS)可实现车辆功率控制,降低了转换器损耗,充分利用了存储设备中存储的能量。基于内置式永磁电动机驱动的电动汽车混合储能系统在不同工况下均能实现车辆的有效控制,提高能源利用率。