飞轮储能系统放电单元无源化控制方法研究

针对飞轮储能系统放电单元的DC/DC开关变换器非线性控制问题,研究系统中二次电源Boost变换器,给出适于仿真和编程的Boost变换器标幺值平均模型.基于Lyapunov直接方法,分析Boost变换器的稳定性.应用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换和反馈补偿将非线性系统反馈等价为子系统与积分器的串联结构,得到一种使Boost变换器控制系统渐近稳定的无源化控制律,并给出DC-AC逆变器的设计方法.仿真和实验结果表明,系统在输入大范围变化时,控制器具有良好的鲁棒性使输出保持稳定.     

变频转恒频电源控制系统设计

在AC-DC-AC变换器的基础上,提出对输入AC-DC变换器交流侧加大电感的拓扑结构和解耦PWM控制,实现桥式Boost型变频环节的AC-DC变换;对输出DC-AC变换器采用三相桥式结构拓扑和电压电流双PI调节器PWM控制,实现中间直流环节的DC-AC变换,得到需要的恒定频率三相电源。深入分析了其控制策略的正确性和可行性,给出了关键电路参数与仿真结果,并设计了硬件电路。     

开关电源Boost变换器与Pspice仿真软件的结合应用

由于Boost变换器是一个非线性时变系统,用解析方法进行动态分析较为复杂,所以采用了状态空间平均法建立了主电路的小信号模型.采用Pspice仿真分析方法,对Boost电路的工作过程和升压原理进行了详细的分析,给出了直观易懂的计算机仿真结果,验证分析的正确性,对深入理解Boost电路有极大的促进作用.     

一种使用飞轮储能可并网逆变系统设计研究

飞轮储能系统是近年来储能装置研究中的重要方向之一。在对近几年各国研究的热点分析的基础上,论文选用外转子飞轮无刷直流电机结构。研究了飞轮储能系统作为调峰装置时的飞轮从电网吸收和放出能量的机理,并完成了一种基于飞轮储能的可并网电源系统的方案设计和相关硬件电路系统设计。通过仿真验证了文中采用Boost升压电路加可控逆变器作为主控电路的可行性。     

基于嵌入式代码生成系统的电动汽车充放电机实时控制的研究

简要介绍了基于数字信号处理器TMS320F28335电动汽车充放电机Boost型主电路原理和控制方法,并由该电路拓扑结构在时域下建立了小信号数学统一模型,使用Matlab/Embedded Coder工具箱搭建系统仿真模型,并对该模型进行实时仿真与控制代码的生成,进而实现充放电机中Boost电路控制算法的验证和动态过程的仿真,完成仿真和控制一体化的设计。同时可以采用Embedded Coder工具箱将控制代码直接下载到TMS320F28335控制处理器,大量减少项目的研发周期和成本,对产品的开发具有重要指导意义。     

全桥Boost型高频环节DC-AC变换器

在全桥Boost型高频环节AC-AC变换器基础上,提出将输入周波变换器变为高频逆变器,并且在输出负载与输入电源之间联接高频电气隔离反激式变换器能量回馈电路,实现全桥Boost型高频环节DC-AC变换.该变换器是由输入滤波电路、储能电感、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出滤波电路依序级联构成,深入分析了其控制策略与稳态特性,并给出了关键电路参数与仿真结果.这种变换器适用于要求输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大、体积和重量小的逆变场合.     

基于Simplorer的开关电源的仿真研究

应用Ansoft公司的一种新型电力电子仿真软件Simplorer,分别对DC-DC开关电源Bosst功率校正电路和DC-AC有源箝位谐振直流环逆变器(ACRLI)电路进行了分析和仿真.在分析Boost功率校正电路时,考虑到功率校正问题,采用了电流滞环控制和PI调节,取得好的效果;对ACRLI逆变电路的工作过程进行了详细地分析,深入地研究了其工作原理,对谐振直流环的控制采用了Simplorer所具有的状态图控制,仿真结果显示达到了预期的效果.     

单周期控制Boost电路的研究与分析

利用单周期控制策略提高功率因数,以Boost电路为基础介绍了单周期控制技术的基本工作原理,推导出了Boost电路有源功率因数校正的单周期控制方程,实现功率因数校正.采用MATLAB仿真建模,根据单周期控制Boost电路工作原理图,搭建电子镇流器电路MATLAB仿真主结构模型,验证单周期控制的优越性.     

飞轮储能系统能量回馈的精确小信号建模及控制器设计

无刷直流电机驱动的飞轮储能系统可用于平滑风力发电的输出功率,其能量回馈可通过由半桥调制方法构成的Boost电路来实现。本文建立了这类飞轮储能系统能量回馈时的平均值模型,分析了多个物理量对直流母线电压的影响。基于系统的非线性特性,建立了静态点附近的精确线性化小信号模型,得到开关占空比、绕组电动势和系统能量状态对直流母线电压的传递函数。根据电压反馈环开环传递函数的Bode特性选择电容值,确定滞后超前串联补偿类型并简化为带惯性的PID补偿,给出控制器参数确定方法。采用Matlab/Simulink对含无刷直流电机驱动的飞轮储能系统的风力发电系统进行了仿真研究,结果表明,所设计的控制器可使直流母线电压基本保持额定值,从而提高了飞轮储能系统能量回馈的稳态和动态特性。     

基于Matlab/Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真

根据光伏阵列的输出伏安特性,建立了光伏阵列通用仿真模型,并在此基础上提出了一种自适应占空比干扰观察法,建立了以Boost电路为核心的仿真模型,通过控制Boost DC-DC变换器实现了光伏阵列的最大功率点追踪（MPPT）,提高了光伏阵列的利用效率。对于三相光伏发电并网系统的研究,本文主要从PQ控制原理入手,在dq坐标系下建立了仿真模型,通过仿真得出PQ控制下的三相光伏发电并网运行特性,证明了仿真模型的正确性和有效性。     

基于飞轮储能系统的控制方法仿真研究

采用集中式供电的电力供应存在着较大的安全问题,而基于飞轮储能的分布式能源技术是一个较好的方案。建立了飞轮充放电仿真模型,实现了电能转换机械能和机械能转换电能。实验结果证明,建立的充放电模型是正确的。该模型不仅为直流无刷电机/发电机的设计提供了参考依据,而且为DSP软件设计提供了技术上的帮助,有助于实现飞轮转速的"S"形曲线,确保飞轮运行的安全、可靠、稳定。     

磁悬浮飞轮储能技术UPS及连续供电

文章介绍了无蓄电池、绿色环保的磁悬浮飞轮储能技术UPS电源系统，是在线互动式的UPS电源系统。这是一种新型的储能技术，很有发展前途。     

计及碳收益的风电场混合储能容量优化配置

风电场输出功率波动剧烈,直接并网会影响电力系统的安全稳定运行,需要配置储能平滑风电功率使其满足并网要求。为克服滑动平均法追随性差而导致储能配置容量较大的问题,提出分级滑动平均法用于确定风电功率平滑目标;采用Butterworth低通滤波对风电功率偏移量进行分解,将低频分量和高频分量分别作为锂电池储能和飞轮储能的参考功率;考虑储能初始投资及置换等成本以及售电收益、碳交易收益,建立风电场混合储能容量优化配置模型,并采用自适应混沌粒子群优化算法进行求解;利用某48MW风电场的运行数据进行仿真验证。仿真结果表明：分级滑动平均法更适用于确定风电功率平滑目标,锂电池与飞轮混合储能有利于提高风储系统全生命周期的净收益。     

一种带线性动态负载的十二相飞轮储能发电机系统

未来多相储能发电机系统具有广阔的发展应用前景,本文在一套十二相/12kW同步发电机硬件系统的基础上进行了带线性动态负载的十二相飞轮储能同步发电机系统的设计与仿真模型研究。系统中的线性动态负载模块由Buck电路构成,励磁功率放大器模块采用全桥电路,励磁控制器模块采用一种新型变参数反馈加前馈的控制方式。为检验设计效果,基于EMTDC软件建立了系统仿真模型,其中电机模型应用Fortran语言对EMTDC软件二次开发获得。仿真结果表明:所有设计模块均能完成基本功能,线性动态负载的输出功率能够按照期望的速率线性增加,励磁控制系统具有较好的控制精度与响应速度;系统模型求解准确、高效。     

适应新型电力系统快速频率支撑需求的混合型储能系统动态建模及其控制策略分析

为明确混合型储能快速频率支撑对新型电力系统动态特性的影响,寻找不同场景下混合型储能系统的最佳频率控制策略,提出一种具有通用性的混合型储能系统动态建模方法,并基于该模型设计了适用于蓄电池与飞轮储能组成的混合型储能系统的PI、H_∞及滑模控制策略。通过算例分析比较了不同控制策略下该混合储能系统对电网的频率支持能力。结果显示,当蓄电池采用H_∞控制,飞轮储能系统采用滑模控制时可实现最佳频率支撑效果。     

飞轮储能系统改善并网风电场稳定性的研究

采用飞轮储能单元作为并网风电场的能量缓冲装置以稳定并网风电场的功率输出。建立了基于等效电路的飞轮储能系统的数学模型,并设计了以风力发电机输出有功功率和无功功率作为控制信号时的控制策略。最后以随机风波动为例,对采用飞轮储能系统的并网风电场进行了仿真研究。结果表明,此方案能实现风电机组输出有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

适应新型电力系统快速频率支撑需求的混合型储能系统动态建模及其控制策略分析

为明确混合型储能快速频率支撑对新型电力系统动态特性的影响,寻找不同场景下混合型储能系统的最佳频率控制策略,提出一种具有通用性的混合型储能系统动态建模方法,并基于该模型设计了适用于蓄电池与飞轮储能组成的混合型储能系统的PI、H_∞及滑模控制策略。通过算例分析比较了不同控制策略下该混合储能系统对电网的频率支持能力。结果显示,当蓄电池采用H_∞控制,飞轮储能系统采用滑模控制时可实现最佳频率支撑效果。     

基于磁悬浮飞轮储能的脉冲功率电源系统设计

设计构建了一套基于磁悬浮飞轮储能的脉冲功率电源系统,该系统主要包括储能部分、充电部分、放电部分及监控系统。储能部分采用磁悬浮飞轮储能装置,充电部分采用充电电源和充电机,放电部分采用逆变器和变压器,监控系统实现对整个系统的数据采集、存储、监视和控制。系统的运行状态包括静止状态、启动状态、充电状态、放电状态、待机状态和停机状态。通过监控系统对整个系统的运行状态进行协同控制,保持系统正常运行。搭建模拟测试系统进行了实验测试,结果表明,测试系统能够在3 ms内快速响应,输出秒级的脉冲平顶波。该系统采用模块化设计,容量配置灵活,响应速度快,使用寿命长,建设周期短,运维简单,可满足多种应用场景下的脉冲功率电源需求。     

基于飞轮储能的独立光伏发电系统的研究

光伏发电系统由于受到自然因素的影响,输出功率具有随机性,因此需配置一定容量的储能设备,以确保供电的可靠性和持续性。飞轮储能的充放电速度较快,功率密度高且环保,是一种非常理想的储能元件。研究了配置于独立光伏发电系统的飞轮储能系统,并分别地提出了充电时和放电时的控制策略。最后利用仿真软件Matlab/Simulink搭建了相关模型,在仿真结果中,实现了直流母线电压的稳定控制,验证了控制策略的有效性和灵活性。