一种双向直流变换器优化控制策略

随着分布式新能源的不断发展,双向直流变换器在电池储能、分布式光伏发电领域应用越来越广泛。此处重点针对大功率双向直流变换器动态性能优化控制技术进行研究,提出一种提高动态性能的优化控制方法。最后通过搭建一套含双向直流变换器的储能系统平台,对所提出的双向直流变换器优化控制与常规PI控制进行对比实验,同时进行了双向直流变换器在储能系统各种应用模式下的性能测试。     

多光伏发电直流网及其控制策略

提出一种多光伏发电直流网拓扑结构,系统包含多光伏电池、蓄电池、直流母线以及功率因数校正、双向直流变换等电路.光伏电池因地制宜分布式配置,并通过直流变换器连接到低压直流分支母线,直流变换器依据分支母线电压变化情况,实时调节光伏电池输出功率以满足负载用电及确保分支母线电压稳定;高压主母线通过双向直流变换器连接各供电单元以及...     

光储微电网锌溴电池储能系统功率优化控制

随着分布式风电、光伏等可再生能源的不断发展,可再生能源本身具有间歇性、随机性特征,给电网安全稳定运行带来很大挑战。针对平抑光储微电网中光伏发电功率波动的需求,提出一种采用锌溴液流电池储能的功率优化控制策略。首先,基于锌溴液流电池的工作原理,建立了其等效电路模型;然后,采用储能变流器级联多重双向直流变换器电路拓扑,分别建立了以稳定直流母线电压为目的的储能变流器矢量控制策略和以电池荷电状态为约束的锌溴电池充放电切换的DC/DC变换器双闭环控制策略;以电池荷电状态和直流母线电压为约束条件,提出一种新型的锌溴电池储能系统功率优化控制策略,同时提出了一种减小充放电切换时直流母线电压突变的混合储能方法;最后,搭建了25 k W/50 k Wh锌溴液流电池储能系统试验平台,在微网并网模式下开展了锌溴储能系统充放电特性研究,结果表明,所提功率优化控制策略能够有效地平抑光伏发电功率波动,所提混合储能方法很好地解决了直流母线电压突变问题。     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能。光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制。在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理。在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环。系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能。当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定。对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效。     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

分散接入式储能系统的调制策略与控制方法

随着电池循环寿命逐渐减少,电池一致性差异逐渐扩大,电池模块间存在日趋严重的并联环流和串联容量失配问题,降低系统经济性和安全性。若将电池模块通过直流变换器接口分散接入PCS直流母线,可以抑制电池参数差异导致的失配缺陷,提高系统效率和可利用容量,但系统能量利用效率会受直流变换器接口的运行效率所限。面向分散接入式储能系统,此处提出了一种双向直流变换器优化调制策略与控制方法,有效拓宽了变换器软开关范围,提高了变换器效率;并且针对该软开关型双向直流变换器,提出了一种优化设计方法,实现最大功率传输。最后构建了实验样机,实验结果显示变换器可以在更宽负荷范围内实现所有开关管的软开关,最高效率达到98.8%,验证了所提调制策略与控制方法的有效性。     

一种基于倍压单元的双输入高增益直流变换器

针对分布式光伏发电系统电池模块多、输出电压低、功率不稳定等问题,提出了一种基于电容-二极管倍压单元的双输入高增益Boost型直流变换器。该变换器具有电压调节增益高、开关器件电压应力小、控制自由度多、各输入源功率可灵活分配等优点。首先分析了双输入高增益Boost变换器的工作原理及性能特点,给出了变换器的稳态关系式及开关管电压电流应力计算结果,最后通过一台1000W的实验样机,验证了电路拓扑和理论分析的可行性和正确性。     

一种双输入高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统输出电压低、供电稳定性差等问题,提出一种非隔离双输入高增益直流升压变换器,该变换器在2个BOOST变换器的基础上引入了开关电容电路,实现了高电压增益,且两输入源可以单独或同时向负载供电。分析该变换器的电路结构和工作原理,推导出了3种供电模式下变换器的电压增益表达式以及主要开关器件电压应力,给出了两路同时供电时输入电流之间的关系。最后,搭建了一台100W的实验样机,实验验证了该变换器具有电压增益高、开关器件电压应力低、控制简单、可以灵活供电等优点。     

风光互补双输入Buck-Boost直流变换器的研究

采用双输入直流变换器将太阳能和风能联合构成双输入供电系统,可避免独立光伏发电系统电力供应不稳定和不连续的缺点。本文提出一种新的双输入Buck-Boost直流变换器,具备电路结构简单、电压增益高特点,联合供电系统既可同时向负载供电,又可分体单独向负载供电。分析双输入Buck-Boost直流变换器的工作原理,给出变换器的输入/输出稳态关系式,并通过PSPICE软件进行仿真。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

一种MPPT控制方法的应用与仿真研究

太阳能光伏电池输出特性曲线具有强烈的非线性特征,其输出功率会随外界环境的变化而变化,故为提高太阳能光伏发电系统的效率,其有效方法之一就是对太阳能光伏电池进行最大功率点跟踪(MPPT)。根据光伏电池的等效数学模型,在Matlab/Simulink工具箱中建立仿真模型,分析了光伏发电系统主电路的拓扑结构和原理,提出一种基于功率预测的变步长扰动观察法,采用Boost电路作为DC/DC变换器进行仿真实验,结果表明,该方法能够更好地进行MPPT,提高光伏发电系统的效率。     

绿色数据中心的供电运行控制和能量管理

将可再生能源引入数据中心高压直流UPS供电系统,形成直流微网的供电方式。基于此设计了一种分层系统运行控制和能量管理策略,旨在实现系统可靠运行和能量优化利用。微网由电网、光伏发电单元、储能电池和数据中心计算负荷组成,设备级控制考虑并网和孤岛2种运行方式划分为4种工作模式,光伏boost变换器有MPPT和降功率稳压2种工作状态,网侧双向变换器通过电流前馈解耦实现双环控制,该层采用母线电压协调控制方法切换各变换器的工作状态,以维持供电系统的有功功率平衡实现系统稳定。系统级控制通过自上而下的调度决策优化运行,在供电系统控制策略中结合数据中心能耗管理方法,以更大程度地优化能源管理。最后,建模仿真验证了所述策略的可行性。     

混合电动汽车多电平车载变换器的研究

以车载电源为动力的混合动力汽车已受到越来越多的关注。针对现有车载功率变换器存在的问题:电池单体动态均压、功率密度、使用寿命与安全性等,本文提出一种由级联H桥单元、矩阵变换器与中频变压器组合的交直流混合多电平变换器。该拓扑可实现交、直流两种输入模式的独立控制,兼顾电池供电和发电机供电,兼容Plug-in模式。采用中频变压器和矩阵变换器减小了系统的体积与重量,实现高功率密度运行,并使系统具备四象限运行能力。由于拓扑中不存在大规模电池组并联,可有效地提高电池组的使用寿命、可靠性和电能利用率。仿真和实验均验证了所提出方法的正确性和有效性。     

一种带储能的光伏发电DC/DC变换器控制方法

针对具有储能的光伏发电DC/DC变换器系统,探讨了DC/DC变换器的控制,根据电池和负载的状态,合理地实现光伏发电功率的控制。针对光伏发电DC/DC的应用场合,分析了独立光伏发电系统的功率流动情况,并提出了限定功率点跟踪(LPPT)的控制方法,分析了LPPT在静态及动态条件下的工作过程。同时,将LPPT和最大功率点跟踪(MPPT)算法相结合,从而灵活控制光伏电池的输出功率,适用电池的储能状态,满足负载需求。控制方案在实验模型上进行了初步验证。     

基于Cuk变换器的光伏脉冲充电系统

分析了Buck变换器和Boost变换器在离网型光伏发电系统最大功率点跟踪(MPPT)电路中的缺点,提出了一种基于Cuk变换器的蓄电池组脉冲充电电路,并分析了该电路的工作原理,整个系统采用PIC单片机进行控制.实验结果表明,该控制电路实现了对蓄电池的脉冲充电,与Buck变换器、Boost变换器相比,大大提高了整个系统的工...     

光伏发电系统中超级电容器充电策略

利用超级电容器改进型RC模型对不同充电方法下超级电容器的充电效率进行了分析。提出了基于Boost级联Buck变换器(Bo CBB)的光伏电池对超级电容器充电系统,前级Boost变换器与光伏发电系统连接,使用改进型扰动观察法进行光伏电池的最大功率点跟踪控制,后级Buck变换器使用分段式充电策略对超级电容器进行充电。基于该电路,提出了完整的超级电容器充电系统控制方法。提出了使用等效电流源分别对Bo CBB的前后级电路进行建模的方法,基于该方法进行了充电系统主电路的建模以及电流环控制器设计。最后对不同光照情况下的光伏电池对超级电容器充电效率进行了仿真分析,并搭建了实验平台,通过2组对比实验,验证所提出的充电策略能够有效提高光伏电池对超级电容器的充电效率。     

直流微电网运行控制策略

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网2种运行方式,设计系统4种工作模式,研究该微电网的运行控制策略。提出锂电池自适应调节下垂系数的控制策略,优化不同条件下电池的输出功率,提高电池和系统运行效率;光伏变换器采用变步长电导增量法进行最大功率跟踪;网侧变换器采用基于前馈解耦的电压电流环控制。该系统整合光伏发电和储能控制技术,能够在2种运行方式和4种工作模式间平滑切换,可以维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。实验结果验证了上述控制策略的可行性。     

楼宇直流微网用直流母线功率分级控制的新型多输入直流变换器研究

针对传统多输入变换器存在的输入/输出电压反极性、分布式能源汇集结构复杂等问题,提出一种新型多输入直流Buck-Boost变换器,有效实现楼宇直流微网中的风光混合供电,且将蓄电池直接嵌入变换器中,减小体积和降低成本。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升/降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电、蓄电池能根据负载功率变化吸收或释放功率等优点。以三输入为例分析了变换器的工作模式、推导其输入输出特性、提出基于直流母线功率的分级控制实现能量管理。通过Matlab/Simulink平台的仿真实验验证了该变换器的可行性和控制策略的有效性。     

基于单体光伏/单体储能电池模组的新型光伏储能发电系统

传统光伏储能发电系统都是由光伏阵列和储能电池组构成的,但这种结构易受光伏电池阴影效应及储能电池均衡性问题的影响。基于此,提出了一种由单体光伏电池和单体储能电池构成的新型光伏储能发电系统。该系统中,单体光伏电池和与之电压、容量匹配的单体储能电池构成光伏储能模组,一定数量的模组串联后组成串联支路,经升压型DC/DC电路汇流至直流母线,多个串联支路并联后向直流负载或经逆变器向交流负载供电。通过监测光伏电池、储能电池的电压电流,光伏储能模组能够在5种工作模式间切换以实现模组内的“自治”控制;同时,通过监测DC/DC变换器的输入电压,实现了光伏储能模组投入与切出的支路级控制。以太阳能的利用效率为衡量标准,提出了一种模组内光伏电池电压,参数的选择方法。最后,建立了新型发电系统的仿真模型,从原理上通过仿真验证了该光伏储能发电系统的可行性和有效性。     

基于光伏电池模拟器的最大功率点跟踪控制研究

不论光照强度及环境温度如何变化,最大功率点跟踪控制都可以使光伏电池输出最大功率.由于照度、环境温度等条件不可控,变化周期长,在光伏阵列发电系统中研究最大功率点跟踪控制有众多不便.提出一种光伏电池模拟器,在实验室内可以模拟光伏电池特性,改变照度等外界条件.分析了在DC-DC变换器中控制占空比实现最大功率点跟踪控制的方法,在基于光伏电池模拟器构建的实验系统中实现了不同照度下的最大功率点跟踪控制.     

无刷直流电动机转矩脉动抑制

通过对无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)典型PWM调制控制方式的分析,对新型的PWM开关模式进行了研究,证实了它能消除非换相区的非导通相绕组的二极管续流,进而大大降低非换相区转矩脉动.在该电机系统的换相区转矩脉动抑制方面,通过对换相区开与关不同相的上升与下降电流的分析,并基于功率变换器直流侧供电电压与电机反电动势的固定关系能消除换相区转矩脉动的机理,提出了在功率变换器主电路的直流侧增加ZETA变换器,当进入换相区时由可控的ZETA变换器向功率变换器供电,供电电压保持4倍于电机反电动势.通过实验证实了系统的非换相区和换相区转矩脉动抑制效果.