基于联合算法的军用车辆混合动力系统能量管理

针对一种串联式军用车辆混合动力系统中各动力源特性和负载特点,制定了多算法联合的能量管理策略。利用小波变换算法分离负载需求中的高频分量和低频分量,分别分配给超级电容和具有较低输出截止频率的动力源,实现负载频率特性与动力源输出特性匹配。采用模糊控制对负载需求低频分量在电池及发动机-发电机组之间进行二次优化分配。由部件级控制算法完成各动力源的输出和工作点控制,最终实现对混合动力系统这类多领域、非线性时变系统的多目标优化控制。构建一种具有高置信度的分布式硬件在环仿真平台对能量管理策略进行仿真验证,结果表明,所提的能量管理方法具有控制效果好、实时性好等优点,达到了预期的控制目标,可应用于军用电传动车辆能量管理控制。     

串联型电能质量补偿器主电路设计方案

串联型电能量补偿器能有效抑制系统电压跌落和消除电压谐波，对提出电能质量具有重要意义。文中介绍了串联型电能质量补偿器主电路的基本结构，结合实验样机的研制对主电路各部分设计方案进行了分析比较。提出了逆变器电路结构、运行方式及控制策略的设计，讨论了串联变压器和输出滤波器对装置性能的影响，比较了3种直流储能方式的优劣。为类似装置主电路最佳方案的设计提供了依据。     

Plug-in混合动力汽车辅助功率单元控制研究

针对一种由汽油发动机、永磁同步发电机及不可控整流器构成的插电式混合动力汽车(Plug-in HybridElectric Vehicle,简称PHEV)辅助功率单元结构,在插电式串联混合动力汽车构型分析和选型基础上,设计了基于静态数据的前馈控制支路和PID反馈控制构成的辅助功率单元(APU)输出电流闭环控制器结构。实验结果表明,与传统PID控制相比,应用前馈+PID控制方法,辅助功率单元具有较好的输出电流动态特性,同时在一定程度上保证了发动机转速的稳定。     

能量回馈型多单元串联高压变频器综述

多电平变频器因其输出功率大、输出波形好,已经广泛应用于工业领域。其中多单元串联型多电平变频器因其优越的性能而受到广泛的关注。但是,传统的多单元串联变频器由于前端采用不控整流结构,不能实现能量的双向流动,限制了其在需要能量回馈场合中的应用。详细分析了目前多单元串联能量回馈的拓扑结构形式,比较了各种拓扑结构的特点,对不同拓扑结构的控制策略、整流侧电流及直流母线谐波特性进行了深入分析。最后,确定了一种适合我国工业发展的能量回馈拓扑。     

混杂负载条件下串联型微电网输出电压控制

不平衡/非线性混合负载是微电网易于遇到的一种复杂运行条件,它对系统输出电压控制提出了更高的要求。针对一种串联结构的新型微电网,研究了其在不平衡/非线性混合负载条件下的电压控制方法。给出了组合式三相串联型微网结构及其逆变环节等效电路;建立了被控对象的数学模型,并进行了电容电流内环比例调节、电容电压外环多准比例-谐振调节的双闭环控制器设计;通过仿真分析验证了双闭环控制作用下三相串联型微电网对不平衡/非线性混合负载条件的适应性。     

特种车辆综合电力系统及其相关技术的研究∗

车载综合电力系统作为新型装甲车辆能源供应的核心,可为整车提供足够且清洁的能源.根据新型装甲车辆采用的多源供电结构,阐述和分析多源供电系统主能量源及辅助能量源相关技术发展及现状,总结其关键技术在应用中存在的挑战,并展望了发展趋势.     

燃料电池汽车辅助动力蓄电池选型设计

动力蓄电池可以作为"电-电"混合燃料电池汽车的辅助动力源,合理地选择辅助动力蓄电池对燃料电池汽车起着至关重要的作用.基于"超越"系列燃料电池汽车的研究,从整车的性能要求、动力匹配要求以及目前电池的类型、能量特性、功率特性和寿命特性等方面进行了分析,提出了一种适用于"电-电"混合燃料电池汽车的辅助动力蓄电池选型设计流程,并利用该流程对实车进行了电池选型设计,对设计结果进行分析发现,该流程能够满足目前燃料电池汽车辅助动力蓄电池的选型要求.     

一种新型的能量路由器结构及其控制策略的研究

能量路由器作为能源互联网的核心装置,关乎可再生能源的有效消纳以及电网的安全可靠运行。针对现有能量路由器拓扑结构的不足,提出一种适用于多电压等级交直流电网互联的新型能量路由器。首先分析新型能量路由器的拓扑结构,针对不同部分提出相应的控制方法。输入级为模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)结构,对其施以虚拟同步电机控制策略,使系统的惯性与阻尼增强。输出级功率灵活调节,使下级电网可通过能量路由器为上级电网提供功率支撑,参与其一次调频。隔离级由双主动全桥(dual-active-bridge,DAB)模块经输入串联输出串联(input-series output-series,ISOS)与输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)混联构建,实现不同电压等级交直流电网的网域互联和电气隔离。然后,提出一种功率协调控制方法,在满足输出级所连电网功率需求的同时保证能量路由器的稳定运行。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建系统仿真模型,验证了提出的新型能量路由器拓扑结构及控制策略的可靠性和有效性。     

级联型电力电子变压器分级解耦控制

应用于交直流混合配电网的级联型电力电子变压器(PET)能够实现柔性互联、电压变换、电气隔离和功率控制等多种功能.由于级联型PET内部的级联H桥级和双有源桥级之间电气耦合程度高且控制目标不同,提出一种分级解耦控制方案,在简化控制架构的同时可实现各级的独立灵活控制.此外,针对级联型PET采用多个功率单元输入串联输出并联的拓扑结构,提出一种基于分级解耦控制的串联均压并联均流控制策略,以降低参数差异的影响.研制了一台额定交流电压为10 kV、额定直流电压为750 V、额定容量为500 kVA的级联型PET.实验结果验证了该控制方案工程应用的可行性及有效性.     

双BUCK变换器串/并联输出电路

一种双BUCK逆变器,该逆变器可串联或并联输出,逆变电路具有无桥臂直通、高频高效运行的特点,可根据需要提供两种不同规格的输出电压,满足不同负载设备的需要。论述了交错开关型PWM调制方案与同步开关型PWM调制方案,消除了传统SPWM电路存在的环流能量,降低了由于环流造成的损耗。     

基于配电网分区的分布式混合储能优化方法

为了提高配电网对呈现不同出力特征的分布式电源的消纳能力,实现含多种分布式电源及大负荷并涉及不同出力特征的配电网优化运行,提出一种基于配电网分区的分布式混合储能优化方法。考虑多种分布式电源及大负荷的概率特征,通过K-means算法得到各分布式电源及大负荷的离散化模型,并计算离散化后配电网的电气距离矩阵,得到配电网分区的相似矩阵;采用吸引子传播(AP)聚类算法将配电网按照节点间的相似度大小分为多个分区,进而确定安装混合储能系统的聚类中心节点;考虑储能系统的充放电效率和荷电状态进行混合储能系统的容量配置,采用希尔伯特-黄变换将各分区的不平衡功率分解为高频分量和低频分量,分别作为功率型储能和能量型储能容量配置的参考功率,以确定最优配置方案。算例分析结果表明,所提优化方法可以有效提高储能的利用效率以及配置方案的经济性。     

内蒙古电力科技园智能微电网运行特性研究

对内蒙古首个智能微电网——内蒙古电力科技园智能微电网进行了并网转离网试验,结果证明:当主网失电时,借助储能系统,微电网可以在7 s内完成由并网转离网模式切换。作为网内扩容的前期研究,比较了12个月微电网内2种额定功率均为10 kW的光伏及风力发电系统的发电情况,前者月均发电量比后者高82.5%,因此建议后续微电网电源的接入选择应以光伏系统为主。设计了一种离网的电动汽车充电方案,并使用网内RLC负载模拟电动汽车进行30min的充电试验,从功率平衡角度证实了该充电方案的可行性。     

Digital Control of a Power Conditioner for Fuel Cell/Super-capacitor Hybrid System

This article proposes a digital control scheme to operate a proton exchange membrane fuel cell module of 1.2 kW and a super-capacitor through a DC/DC hybrid converter. A fuel cell has been proposed as a primary source of energy, and a super-capacitor has been proposed as an auxiliary source of energy. Experimental validation of the system implemented in the laboratory is provided. Several tests have been performed to verify that the system achieves excellent output voltage (V₀) regulation and super-capacitor voltage (V_SC) control under disturbances from fuel cell power (P_FC) and output power (P₀) as well as other perturbations described in analysis results.     

基于NI-PXI的分布式发电数模混合仿真系统

分布式发电(Distributed Generation,简称DG)技术是解决未来能源和环境问题的一个重要方向。这里提出一种分布式发电数模混合仿真系统的设计方案,用于分布式电源(Distributed Energy Resources,简称DERs)并网相关技术的研究。该方案采用NI-PXI为实时数字仿真平台完成分布式电源数字模型部分的实时计算,通过基于双PWM换流器的可控功率源模拟分布式电源的功率输出,作为混合仿真接口实现数字部分和物理部分之间信息交互,从而实现数/模混合实时仿真的目的。此处以双馈风力发电系统为例,验证了该方案的可行性,为研究分布式发电并网运行控制提供了良好、通用且便捷的实验平台。     

风光储智能应急电源系统研究

应急电源系统（emergency power system,EPS）作为一种各类一级和特别重要负荷的交流应急电源得到广泛应用,风光互补发电系统是新能源利用的最佳匹配,其中,整合了储能系统的风光储联合发电系统具有极佳的应用前景。研制了一套风光储智能应急电源系统,利用静态开关（static transfer switch,STS）作为投切装置,进行以风光互补发电为平台的应急电源系统的研究,实现了储能系统的充放电控制及系统输出的智能判断和快速切换。     

Step-up Transformerless Seven-level DC-AC Hybrid Topology for Interconnection of Renewable-based DC Sources to Microgrids

This article introduces a new step-up transformerless multi-level DC-AC hybrid topology for interconnecting renewable DC sources to loads or microgrids. This enabling technology incorporates the best characteristics of three modified basic topologies—a DC-DC multi-level boost converter, a DC-DC multi-level buck converter, and an H-bridge—to obtain a seven-level step-up DC-AC hybrid structure using only one DC input and nine power switches for a single-phase output with field-programmable gate array based control. The advantages of the step-up seven-level structure compared to other proposals are higher efficiency, a reduced number of power switches, and high power density associated with transformerless characteristic. Furthermore, in contrast to conventional topologies, the proposed design does not require voltage/current monitoring of the capacitors or a capacitor-balancing control scheme, and only one DC source input is used. Consequently, a high-performance configuration is obtained. The laboratory results demonstrate the validity of the design and the performance of the prototype.     

考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法

大规模风电并网影响了电力系统的安全稳定运行,导致电网出现弃风现象,限制了风电的发展。考虑电力系统与热力系统的协调运行,使用电热混合储能系统与电网进行电量交换可以有效提升风电消纳水平,文章提出了一种考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法。首先,基于历史风电数据对风电功率建模,获得满足并网要求的目标并网风电功率;随后,采用电储能、电锅炉和储热设备组成电热混合储能系统,建立考虑电热混合储能系统运行约束,以系统总成本最低为目标的优化定容模型,并求解出电热混合储能系统的经济优化定容结果;最后,使用某电热综合能源系统的实测数据进行仿真计算,算例结果验证了所提方法对电热混合储能系统优化定容的有效性,在提高系统风电消纳能力的情况下保证了系统整体的经济效益。     

Wavelet technique based islanding detection and improved repetitive current control for reliable operation of grid-connected PV systems

Recent years have witnessed a thrust towards the use of solar energy as the major renewable energy source for distributed power generation. The proposed system requires reliable detection technique and suitable current control strategy for proper operation. This paper focuses on plug-in repetitive current (RC) control strategy for grid connected inverter system and wavelet technique for electrical grid status identification. The performance of proposed current control technique employed for grid connected inverter system under distorted and unbalanced grid voltage is compared with the existing conventional methods like PI and PR controller. This controller uses the feedback control system for attenuating periodic disturbances, improving high quality sinusoidal output current and high power factor. The proposed scheme employs fourth order infinite impulse response (IIR) filter for maintaining its resonance frequency, output frequency matching with grid fundamental frequency and reduction of harmonics. The DC-DC boost converter implements incremental conductance based (INC) maximum power point tracker (MPPT) algorithm. The effects of LCL filter for improving disturbance rejection capability and dynamic performance of the proposed system is also demonstrated. Grid connected PV inverter employs wavelet technique for an islanding detection functionality in order to determine the status of the electrical grid. In order to show the effectiveness of the proposed algorithm, modeling and simulation for grid connected PV system is performed using MATLAB/SIMULINK and its PowerSim toolbox.     

基于V~2控制方法双Boost-Buck单一逆变器的风光储分布并网/孤岛离网控制模式

目前边缘农牧区采用风光互补发电,由于通过各自逆变器运行,存在成本高、能耗高等问题。提出采用双Boost-Buck单一逆变器结构实现风光储联合发电共用直流母线方案,达到降低投资成本和运行能耗的效果。首先设计了基于V2控制双Boost-Buck变换器风光储联合发电的拓扑结构和电路,实现了输入电压在较宽范围内波动时输出电压仍然能够恒值控制的目标,同时采用电压斜坡补偿方法抑制了Boost-Buck电路自激振荡问题。接着基于蓄电池,制定了储能平抑风光波动、九宫分区跟随负荷、模糊充放电等控制策略,达到了风光储发电与逆变器无缝对接。其次基于风光储联合发电系统,进行了减小弃风光电量效益评估。最后基于风光储分布并网和孤岛离网控制模式,研发了软硬件装置,进行了仿真验证和试验测试。结果表明:逆变器输出电流具有良好的静、动态性能,同时实现了较好的经济性、有效性、稳定性和可靠性。     

高铝硼硅酸盐玻璃用铂金通道加热系统的设计

根据铂金通道的结构及各区段的温度及控温精度要求,对铂金通道电加热系统进行了简要介绍,所设计的电加热变压器为A1、A2两类三规格结构,输出功率控制在60%-90%;热电偶采用非接触式,温度测量精度达到±0.03%。设计方案避免了回路电流过高导致的无法对铂金负载电参数进行精确控制问题的出现,输出电压随机精确调节,解决了电能利用低的问题,延长了热电偶的使用寿命,提高了生产良品率。