储能变流器平滑切换的研究

由清洁能源(如太阳能、风能等)组成的可控制负荷微电网系统发展迅速,极大提高了传统供电网络的可靠性。储能变流系统是微电网系统中能量变换的关键系统,是微电网实现"削峰填谷,调剂余缺"的核心。研究储能变流器技术对实现微电网离并网运行及状态平稳切换具有实际意义。现场调研了风电厂光伏发电厂,对储能变流器平滑切换进行了研究。在分析储能变流器拓扑结构的基础上,分别建立三相储能变流器不同运行状态的数学模型。采用双环控制结构,具体分析储能变流器离并网切换过程电压、电流畸变的原因。在切换过程中,采用共电流环控制方式降低电压电流畸变。对储能变流器平滑切换的仿真结果表明,该系统可以实现不同调制模式间的平滑过渡。     

逆变器电压型控制策略切换方法

逆变器控制策略的无缝平滑切换是逆变器稳定可靠运行的关键。针对逆变器电压型控制策略切换过程中存在的电压突变问题,提出了一种逆变器电压型控制策略切换方法,通过增加补偿量的方式使切换瞬间两个控制策略产生的三相电压幅值、角速度和相位参考一致,进一步加入数值缓冲器防止补偿量去除时三相电压幅值、角速度和相位参考的跳变,从而保证控制策略的平滑切换。最后,利用MATLAB/Simulink仿真软件验证了所提逆变器电压型控制策略切换方法的有效性。     

基于VSG微网储能变流器无缝切换控制策略研究

针对微网储能变流器采用状态跟随控制器进行切换的过程中存在微小电压、电流扰动等问题,本文提出了一种基于线性自抗扰控制器(LADRC)的无缝切换控制策略。在采用P/Q控制和VSG控制相互切换方法的基础上,将电流内环控制器改成线性自抗扰控制器。通过设计一个状态观测器LESO实时在线观测估计输出变量直轴、交轴电流id、iq以及系统的各种扰动;将扰动估计值补偿给P/Q控制器和VSG控制器切换过程中的突变量,从而抑制切换过程中的电压、电流波动。最后,建立基于LADRC的储能变流器无缝切换仿真模型。仿真结果验证了该方法的可行性。     

一种下垂控制逆变器与柴油发电机并联运行控制策略

传统的逆变器与柴油发电机并联系统中,逆变器采用PQ和V/f控制切换的方式实现并网与独立运行,模式切换存在失败的风险。提出了采用下垂控制的逆变器与柴油发电机并联运行控制策略,避免控制策略的切换,实现双模式的无缝切换。首先详细分析了采用下垂控制的逆变器与柴油发电机不能实现功率均分的原因,指出逆变器的等效阻抗等于逆变器与柴油发电机容量比的倒数乘以柴油发电机的等效阻抗是实现功率均分的充要条件。其次,引入虚拟阻抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,并使逆变器的等效阻抗满足功率均分的充要条件。最后利用MATLAB/Simulink仿真软件对所提方法进行了验证。     

虚拟同步发电机的无缝切换控制技术

对微电网中并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制策略进行了研究。首先,搭建了VSG控制的功频调节部分和励磁调节部分。VSG通过模拟同步发电机的惯性和阻尼特性,实现了并网和离网的独立运行,但是在并离网切换时容易出现电流和电压冲击。为实现并离网的平滑切换,提出了一种离网模式下恒压/恒频控制、并网模式下VSG控制的控制策略。在离网运行时,恒压/恒频控制模式为负载提供电压和频率的支撑;在并网运行时,由VSG控制模式提供。同时,详细地分析了调差系数、阻尼系数和转动惯量对功频特性的影响。最后,利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证该控制策略的有效性。仿真结果表明:该控制策略解决了微电网在不同模式之间的无缝切换问题;与传统的切换过程相比,减小了切换过程中的电压和电流冲击,提高了微电网在运行过程中的稳定性,可以应用于多微源并联的微电网。     

永磁同步风力发电机组控制策略的仿真研究

针对直驱式风电机组全功率变流器双PWM背靠背式的拓扑结构,利用Matlab/simulink软件平台,搭建了包括风力机、永磁同步发电机、变流器等组件的并网型永磁同步风力发电机组的系统仿真模型,并根据矢量控制原理对机组及背靠背式变流器进行了控制策略的仿真研究.仿真结果表明,所采用的结合最大风能捕获的矢量控制策略实现了风电机组的变速运行、最大风能利用和有功、无功的解耦控制;验证了所建立的永磁同步风力发电机组模型以及采用的控制策略的有效、可行性,对于实践具有重要的指导意义.     

电池储能系统建模及其应用

在风力发电系统中,由于风能的随机性和间歇性,导致风电场输出功率很不稳定,严重影响电能质量,储能系统的加入能有效改善风电的电能质量。本文采用了考虑电池容量损耗的电池模型,设计了AC/DC双向变流器,提出了适合电池储能系统的控制策略,建立了电池储能系统模型。验证了应用电池储能系统能有效对风电场输出功率进行平滑。     

基于滑模控制的独立光伏发电系统控制策略

针对独立运行的光伏发电系统,提出了基于滑模控制的最大功率跟踪(MPPT)策略;针对光伏微源输出功率随机性引起的逆变器输入侧直流母线电压波动,通过储能控制实现电压稳定;针对负载变化引起的系统输出电压波动,设计了系统输出电压电流双闭环控制器。通过MatLab/Simulink对提出控制策略进行了仿真验证。分析结果表明,所提出滑模控制策略可实现光伏电池的MPPT;储能控制策略可有效抑制光伏微源输出功率波动引起的直流母线电压波动;输出电压控制策略能稳定系统电压,确保安全可靠运行。     

煤矿通风机铅炭电池储能系统

为了提高煤矿供电的可靠性并确保煤矿安全生产,介绍了用作煤矿通风机应急电源的铅炭电池储能系统,详细描述了储能系统的结构、与现有配电网的接入方式、系统功能、启动及退出策略等。该系统在煤矿配电网掉电的情况下可为通风机提供1h的电力支撑,可为煤矿日常运营提供安全可靠保障。     

储能型SVG的虚拟硬件在环仿真系统

该文提出一种由三相H桥逆变器、DAB变换器及超级电容构成的储能型SVG装置及相关控制策略。针对控制策略,该文在双闭环PI前馈解耦的控制策略中,引入相间电压均衡控制。针对仿真建模,由于虚拟硬件技术的加入,极大增加了仿真系统的完整性,增强了仿真的灵活性和工程实用价值,同时搭建油田抽油机装置,模拟电机运行工况。仿真结果表明,储能型SVG装置能很好地实现补偿特性,提高系统的功率因数,均衡三相直流侧电压,提高油田领域的电能质量。     

三电平有源中点钳位型微网储能变流器直流侧中点电压优化控制策略

对三电平有源中点钳位型微网储能变流器的直流侧中点电压平衡优化控制策略进行了研究.由于三电平半周期对称特定谐波消除脉宽调制方法(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)方程具有无数组解,且每组解对应的开关状态矢量不同.研究了特定谐波消除脉宽调制方法方程不同的解对应的开关状态矢量及其对中点电压的影响.提出在每个周期动态选择合适的解使中点电压趋于平衡的控制策略.该控制策略在消除特定低次谐波的同时,有效的控制了直流侧中点电压波动,因此提高了微网储能变流器并网输出电能质量和降低了对输出滤波器的设计要求.最后搭建了三电平微网储能变流器仿真模型和实验平台对所提出的控制策略进行验证,实验结果表明了该控制策略的有效性.     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

HIERARCHAL CONTROL SYSTEM FOR A VARIABLE SPEED CAGE MACHINE WIND GENERATION UNIT USING NEURAL NETWORKS

A hierarchal control strategy, that addresses three control objectives for a wind generation system, is proposed in this paper. It controls the local bus voltage (to avoid voltage rise), captures the maximum power in the wind and also minimizes the power loss in the induction generator. In the first level, given the instantaneous wind speed, electrical torque and output power, the designed neural networks calculate the desired rotor speed, air‐gap flux and the grid side reactive power. In the second level, the desired current wave shapes (instantaneous three‐phase currents) of the rectifier and the inverter in a double‐sided PWM converter system are calculated. In the third level, the PWM controller guides the system towards the optimum operating conditions. Simulation results show that even as the wind speed changes randomly, the proposed control strategy leads the system to the optimum operating conditions.     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

模糊PID控制策略在动态电压恢复器中的应用研究

针对动态电压恢复器采用前馈控制方法和PID控制方法处理电压跌落问题的不足,提出了一种模糊PID控制策略。该控制策略实现原理:当电网电压检测系统检测到供电端电压发生跌落时,使动态电压恢复器投入到电网中运行;由标准信号产生模块产生与电网电压同步的标准正弦信号,用该信号与实际电网电压进行比较;然后通过模糊PID控制器调节得到需要实际补偿的电压给定信号,并利用控制环节生成逆变器所需要的PWM信号,通过驱动电路去控制逆变器功率开关的通断;逆变器输出电压经滤波后通过串联变压器注入电网,产生补偿电压用于抵消电网电压的波动。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

微网超级电容器储能系统的滑模控制策略研究

为改善微网运行不稳定的问题,针对与微网连接的超级电容器组储能装置的控制策略进行研究.储能装置由超级电容器组通过双向DC/DC变换器连接DC/AC变换器,通过滤波、升压后连入电网.通过对双向DC/DC转换器滑模控制的研究,使得任意操作条件均能正常工作,同时对运行中的稳定性进行了分析.最后,在Matlab中Simulink搭建储能系统仿真模型,验证了本文控制策略的可行性.     

双级矩阵变换器空间矢量调制策略改进

针对双级矩阵变换器空间矢量脉宽调制策略存在控制复杂度高、不能对双级矩阵变换器的输入功率因数进行调节的问题,提出了采用间接空间矢量调制策略的方案:①各PWM周期内直流平均电压为一恒定值,从而免去了逆变级调制系数的修正;②输入功率因数角可调。同时,利用参考电压和变换矩阵对该调制策略进行简化,使其能够更有效地控制无功功率和输出电压。仿真结果验证了该调制策略的正确性和有效性。     

Coordinating workload balancing and power switching in renewable energy powered data center

There has been growing concern about energy consumption and environmental impact of datacenters. Some pioneers begin to power datacenters with renewable energy to offset carbon footprint. However, it is challenging to integrate intermittent renewable energy into datacenter power system. Grid-tied system is widely deployed in renewable energy powered datacenters. But the drawbacks (e.g. Harmonic disturbance and costliness) of grid tie inverter harass this design. Besides, the mixture of green load and brown load makes powermanagement heavily depend on software measurement and monitoring, which often suffers inaccuracy. We propose DualPower, a novel power provisioning architecture that enables green datacenters to integrate renewable power supply without grid tie inverters. To optimize DualPower operation, we propose a specially designed power management framework to coordinate workload balancing with power supply switching. We evaluate three optimization schemes (LM, PS and JO) under different datacenter operation scenarios on our trace-driven simulation platform. The experimental results show that DualPower can be as efficient as grid-tied system and has good scalability. In contrast to previous works, DualPower integrates renewable power at lower cost and maintains full availability of datacenter servers.     

电动汽车混合储能系统拓扑结构与控制策略综述

混合储能系统兼具高功率密度和高能量密度,可有效提升电动汽车动力性能和续驶里程.围绕电动汽车混合储能系统拓扑结构和控制策略,本文首先对混合储能系统及其典型储能装置进行概述,并对混合储能系统技术难点进行分析.之后在分析隔离型双向DC/DC变换器和非隔离型双向DC/DC变换器拓扑结构、工作原理和基本特性的基础上,综述分析了被动、半主动和全主动3种混合储能系统的工作原理和优缺点.然后,重点分析了基于规则的控制策略、基于优化的控制策略和混合控制策略3大类混合储能系统控制策略的工作原理.最后对混合储能系统的发展趋势进行了展望.