基于频率分割和虚拟直流机的混合储能控制策略研究

针对直流微电网混合储能中能量电池使用寿命的问题,设计频率分割器和功率调节环节,通过对系统净功率进行分割,提升混合储能的平抑效果和能量电池的使用寿命。并考虑到微电网储能变换器低惯量和弱阻尼的特点,采用虚拟直流发电机控制策略,提升系统的暂态稳定性。通过仿真结果表明,相较于传统PI控制,所设计的控制策略可以使母线电压波动小于0.53%;并且能量电池的功率波动和功率电池相比,变化趋势明显平缓。     

考虑孤岛现象的储能系统奇次谐波频谱分析

为了实现对电力储能系统的协调控制能力,提出基于孤岛现象的储能系统奇次谐波频谱分析方法,构建多类型储能系统的奇次谐波检测模型,在孤岛现象作用下进行储能系统的低频成分抑制,将总储能中的低频成分指派给蓄电池,根据储能系统奇次谐波分量,进行超级电容器之间的功率分配,获取能量型储能系统奇次谐波频谱分量,采用波动平抑策略,在考虑孤岛现象作用下,基于模型预测控制算法进行储能系统奇次谐波频谱分析和特征提取,实现功率型超级电容器储能之间的功率优化分配。仿真结果表明,采用该方法进行储能系统奇次谐波频谱特征提取的准确性较好,提高了储能系统的协调控制能力,储能功率得到提升。     

混合储能系统在微电网中的应用

随着新能源发电技术的不断发展,接纳这些分布式电源的微电网也日益壮大,但分布式电源的输出功率具有间歇性且随机性强,影响微电网的运行及电能质量等。为了增强微电网的运行稳定性及供电质量,将储能系统应用到微电网结构中。而单一的储能系统已经不能满足微电网的需求,因此采用超级电容器和多硫化物溴电池(PSB)混合储能系统,利用超级电容的快速响应和功率密度大等特性快速填补微电网的功率缺失,当需要长时间提供电能时则由PSB来填补。超级电容器与PSB组成的混合储能系统兼具功率型和能量型储能元件的优点,可以更好的发挥储能系统在微电网中的作用。     

超级电容在微电网中的应用研究

由于可再生能源发电具有不稳定、不连续的特点以及大电网出现的瞬时故障都会引起微电网电压暂降、瞬时停电等问题,为保证微电网中电力用户的电能质量,在微电网中必需建设配套的储能系统。超级电容器作为一种新型的储能器件,因为其无可替代的优越性,成为微电网储能的首选装置之一。本文从超级电容的基本原理入手,分析超级电容储能的特点,探讨超级电容在微电网的作用,研究微电网中超级电容储能容量配比。     

一种用于平抑风光功率波动的混合储能容量配置方法

风光发电功率具有强随机性和波动性,直接并网会引起电网频率不稳定,可利用混合储能系统有效平抑。文中以全钒液流电池和超级电容组成混合储能系统作为研究对象,提出一种混合储能容量配置方法。首先,采用自适应移动平均算法确定风光并网功率和储能系统功率;然后,利用鲸鱼优化的VMD分解储能系统功率,得到一系列模态分量和残差量,考虑残差量中可能包含的丰富信息,对其作相同的VMD分解,将两次分解产生的各模态分量分别作希尔伯特边际谱分析,确定分界频率,将所有低于分界频率的模态分量分配给全钒液流电池,其余由超级电容承担;最后,根据全钒液流电池和超级电容各自吸收、补偿功率情况,配置储能系统的额定功率和额定容量。算例分析表明,文中方法能够有效平抑风光输出功率波动,并实现混合储能系统额定功率、容量合理配置。     

模糊算法在混合储能系统中的应用及仿真

本文设计了基于两种直流功率变换器的蓄电池—超级电容器并联控制系统,针对混合储能系统充放电过程具有非线性、时变性、滞后性的特点,提出了一种基于模糊算法的储能系统优化控制策略,并在matlab/simulink进行了建模和仿真。仿真和实验结果表明采用新型的控制策略,不仅能够在保持直流母线电压稳定的同时提高储能系统的功率输出能力,而且有效改善传统算法控制中极易产生系统振荡的弊端,优化蓄了电池的工作过程从而延长其寿命。     

孤岛情况下基于模糊控制的储能系统功率控制策略研究

微电网运行于孤岛情况时,新能源发电间歇性强、波动性大的缺点严重影响微电网的安全运行与储能单元的使用寿命。传统的控制策略在微电网中接入多种分布式发电单元和储能单元后控制误差大、反应时间长,且无法处理功率协调与储能管理系统的固有矛盾。文中提出一种计及母线净功率的模糊控制策略,该控制策略以储能SOC与母线净功率及其变化率为输入制定了模糊规则,经重心法去模糊得到储能系统的输出功率,以达到平抑母线功率波动、协调储能单元出力和减少储能系统充放电次数的目的。最后通过仿真对所述策略与传统双输入模糊控制、PID控制与PSO算法进行比较,仿真结果验证了所述策略的优越性,并在微电网实验室中进行了试验,验证了所述策略的可行性。     

基于微电网直流母线电压的正弦扰动MPPT法

微电网中直流母线电压的波动影响着系统的稳定,光伏发电能量过剩造成直流母线电压上升,无法通过下垂控制来维持母线电压稳定,从而影响系统平衡。通过对光伏MPPT的控制,提出一种正弦扰动非线性控制,使得微电网系统在光伏能量过剩时不工作在最大功率点,从而维持直流母线电压的稳定。在psim上搭建仿真模型,验证方法的有效性。     

PWM整流型变频调速系统降电容控制策略

为了改善系统的输入功率因数,并有效降低直流母线电容容量,本文对基于三相PWM整流的永磁同步电机变频调速系统展开了深入的研究,论证了PWM整流型变频调速系统降低直流母线电容的可行性,并提出一种基于功率前馈的降电容控制策略。该策略在传统的双闭环控制策略中增加了功率前馈环节以提高降电容后变频调速系统的稳定性。仿真结果表明所提降电容控制策略有效克服了直流母线电容较小情形下,整流侧和逆变侧功率强耦合引起的系统不稳定问题,改善了直流母线电压纹波特性。     

直流微网孤岛运行状态电压稳定性分析

直流电压是直流电网运行中重要的状态变量。文章针对由多种微电源及就地负载组成的直流微电网系统,以之作为研究对象,利用阻抗比例判据判别直流微电网电压的稳定性。该方法通过将电源子系统的总输出阻抗对负载子系统的总输入阻抗的比值看作一个等效回路增益,再用 Nyquist稳定性判据分析系统的稳定性。仿真结果表明了直流微电网母线电压稳定性与各参数之间的关系。     

户用型微电网恒功率控制方法的研究

针对光储独立微网中直流母线电压易受光伏发电功率及负载用电功率的波动影响,通过类推V-I下垂控制提出一种功率-电流(P-I)控制策略,用控制系数k来改变与光伏发电输出功率的数学关系,以实现微网的功率平衡,可有效抑制微网直流母线电压的波动。通过建立光伏电池及蓄电池数学模型,分析PV发电输出功率与负荷功率的关系,推导出系数k与光照强度及储能充放电电流之间的关系式,设计了一种P-I控制器。Simulink仿真结果表明,该P-I控制方法能有效地协调控制直流母线功率平衡,有效地提高系统的稳定性。     

一种复合储能系统的改进控制方法

为了平抑新能源电源发电中产生的功率波动,文中将磷酸铁锂电池和超级电容组合,通过双向半桥变换器构成复合储能系统。根据储能元件对功率波动的频率需求不同,采用低通滤波确定各储能元件的给定功率,并用双闭环控制结构对双向变换器进行控制,同时考虑到储能元件的荷电状态对系统的影响,优化了储能系统的控制策略。Matlab/Simulink仿真结果表明,在复合储能系统稳定性提高的同时,储能电池的损耗降低,验证了所提出能量分配方案及控制策略的有效性。     

一种新型电动车超级电容-蓄电池复合电源系统

针对目前电动车续驶里程短、电池易老化、爬坡能力差、能量回收效率低的缺陷,研究以比功率高、循环寿命长的超级电容作为辅助电源,实现了一种新型超级电容-蓄电池复合电源系统.从超级电容-蓄电池系统的结构出发,对电动车的行驶工况进行了具体分析,构建了超级电容充电模型和超级电容-蓄电池复合电源系统模型.仿真和实际试验结果表明,该复合电源系统能有效回收制动能量,从而使蓄电池的低能量密度和低功率密度等缺陷得到弥补,进而提高电动车动力性能和电能的利用率,使电动车的续驶里程增长,能有效地降低蓄电池电压和电流幅值波动,延长蓄电池的使用寿命.     

基于超级电容的静止无功补偿器的研究，

为了实现在配电网骤降时同时补偿有功能和无功功率的目的,采用Buck／Boost型双向直流变换器连接超级电容储能装置与静止无功补偿器这一结构的电压一电流双闭环PI控制方法,通过Matlab／Simulink软件,做了相关仿真实验,得到了超级电容无论吸收功率,还是释放功率,其直流母线侧电压均恒定的结果,整个装置具有既能补偿无功功率损失又能补偿有功功率损失的特点。     

直流微电网双向AC/DC变换器鲁棒前馈控制策略研究

针对双向AC/DC功率变换器在直流微电网母线电压稳定性方面的问题,文中提出了一种结合LESO和滑模理论的前馈鲁棒控制策略。通过建立直流微电网三相AC/DC双向功率变换器的动态数学模型,架构了三阶线性扩张状态观测器,并将三阶LESO的观测值用于滑模控制器的设计。该控制策略能够在不需要额外电流传感器的情况下实现前馈控制,并确保系统具有良好的动态性能。该策略还能够有效降低滑模控制的实现难度,提高系统的鲁棒性。仿真分析验证了文中所提控制策略的有效性。     

用于脉冲负载的光伏-混合储能系统

数字式雷达属于一种典型的脉冲负载,其具体特点表现为周期性的功率突增突减。光伏设备中的蓄电池由于充放电速率较慢,对于脉冲负载频繁的功率突变往往无法快速响应;而超级电容凭借其比功率大、充放电速度快的特点可以对尖峰功率做出快速补偿。基于此,文中提出利用混合储能的方法来解决脉冲负载供电中存在的问题。在Matlab/ Simulink软件中搭建脉冲负载和光储系统的仿真模型,对比分析了蓄电池对脉冲负载单独储能和混合储能时系统运行参数。仿真结果表明:混合储能方案能有效且稳定地供电。     

有源并联混合储能系统多级电压控制研究

在超级电容和蓄电池的混合储能系统,如果功率分配不当,会造成储能系统充电电流振荡或过大。为此,提出一种以储能元件荷电状态为判断依据的功率分配方法,根据荷电状态确定分解层次,接着添加多级电压控制进行储能功率的初次分配,进一步通过多环PI控制和功率修正,有效抑制充电电流振荡和过充。最后,通过仿真验证了其控制方法的有效性。     

应用于脉冲负载的蓄电池和超级电容器混合储能的研究

超级电容器与蓄电池混合使用可以充分发挥蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、充放电速度快的优点,大大提升储能系统的性能。针对独立光伏系统的特点,设计了一种有源式混合储能方案,建立了系统的模型和控制环节。实验结果表明,在负载功率脉动时,蓄电池能够工作在优化的放电状态,并能够有效地减少放电小循环次数,对解决光伏等可再生能源系统中的储能问题,具有现实可行性。     

超级电容电池容量自动检测系统的研究

超级电容电池又叫双电层电容器,是一种新型储能装置,目前国内外对于超级电容电池容量的检测系统自动化程度不高,多数工作由人工控制完成。本文总结了相关蓄电池的自动检测系统,在此基础上提出了适合于超级电容电池的自动检测装置,并通过此装置检测出超级电容电池的常温容量,低温容量以及高倍率放电能力,为今后超级电容电池的自动化检测提供一套可行方案。     

超级电容-铅酸蓄电池混合储能的太阳能充电器

独立型太阳能照明系统存在铅酸蓄电池使用寿命短且弱光条件下系统充电能力不足的缺点,为了改进系统性能,文中设计了基于超级电容-铅酸蓄电池混合储能的太阳能充电器,采用UC3909智能管理芯片实现对铅酸蓄电池具有温度补偿功能的的四阶段充电管理;并利用超级电容器组及升降压转换电路实现弱光充电功能,优化铅酸蓄电池充放电过程,提高系统效率及稳定性。