A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性,将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下,对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接,其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明,所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配,而且实现了单位功率因数并网,稳定了直流母线电压。     

基于变换器级联的直流微电网混合储能系统及控制

提出一种基于双有源全桥DC/DC变换器和Buck/Boost双向变换器级联结构的直流微电网混合储能系统及其控制策略。前级为双有源全桥DC/DC变换器,连接超级电容和直流母线,利用超级电容快速补偿直流微电网的高频功率波动;后级为Buck/Boost双向变换器,连接锂电池和超级电容,通过锂电池对超级电容进行能量补充,间接补偿直流微电网的低频功率波动。该混合储能系统结构不但能满足分频补偿直流微电网功率波动的要求,而且利用双有源全桥DC/DC变换器,实现与直流母线的电气隔离,同时有效降低储能设备额定电压;并且对Buck/Boost双向变换器下垂特性进行分区能有效减少锂电池动作次数延长其使用寿命。通过仿真验证,所提出的控制策略可依据直流母线电压信息,快速调节混合储能系统的输出功率,维持直流母线电压稳定,实现直流微电网的可靠运行。     

超级电容器储能系统中DC/DC变换器先进PID控制改进方法

针对超级电容器储能系统中的DC/DC变换器为高阶、非线性的系统,采用传统的PID控制难以应对负载、电压突变等复杂情况,提出了一种将Fletcher-Reeves共轭梯度法控制的BP神经网络控制器与PID相结合的先进PID控制改进方法,解决了DC/DC变换器传统控制算法中稳态误差大、控制响应时间长的问题。同时也建立了微网模型,并应用改进算法进行了仿真。仿真结果表明,所提出的改进方法能够有效地改善DC/DC变换器端电压的控制效果,使超级电容器储能系统能有效地平抑微网在并网状态下PCC点的功率波动。     

基于混合储能的并网光伏发电系统功率控制研究

针对并网光伏发电系统输出功率的波动,提出利用混合储能系统对功率进行平抑.介绍了光伏最大功率跟踪和并网逆变的控制,为实现发电和并网功率的匹配,考虑蓄电池和超级电容器各自特性的优势,对混合储能系统提出了三级式功率分配策略;通过设计相应的控制方法和以功率分配单元的输出功率作为参考值,混合储能系统控制变换器进行合理充放电.混合储能系统不仅保证了并网功率按计划运行,而且稳定了直流母线电压、满足了随机负荷供电.通过仿真验证,三级式功率分配策略有效,控制方法可行.     

Supercapacitors for power control in a grid-connected photovoltaic system

并网光伏发电系统输出功率的波动性和随机性给并网后系统稳定性,光伏发电消纳以及光伏电站电能质量等方面带来了负面影响,制约了光伏发电的发展.针对这一问题,将超级电容器作为功率调节装置,控制光伏并网系统按指定值平滑,准确地输出功率,使光伏发电具有可调度性.在分析了超级电容特性,系统构成和双向DC/DC变换器状态空间平均小信号模型的基础上,提出功率,电流双闭环反馈滞环电流控制策略,控制超级电容器吸收或补充输出功率的波动成分.在PSCAD/EMTDC 电力系统仿真软件中构建仿真模型,对提出的系统和控制策略进行了仿真分析,良好的仿真结果验证了方法的可行性.     

含多微源的微网并网控制运行特性研究

文章以永磁同步风力发电机、光伏发电系统、蓄电池储能系统建立了混合微网结构模型。为了充分发挥各微源的优势并保证微网的供电质量,对各微源控制器采用不同控制策略进行。对风力发电系统采用改进PQ控制、光伏发电DC/DC变换器进行最大功率跟踪法控制以及蓄电池采用定直流电压控制来维持直流母线电压。文章基于PSCAD/EMTDC软件对系统不同运行工况进行仿真,结果表明控制策略具有正确性及可行性。     

分离式混合储能提升风电场低电压穿越能力研究

为实现风电场低电压穿越(LVRT),文章将全钒液流电池组(VRB)集中式储能配置于风电场出口母线处,超级电容(SC)分散式储能配置于单台风电机组直流母线处。对集中式VRB储能系统DC/AC变换器提出一种稳态下单位功率因数控制,电网暂态故障下有功平抑受限、无功支持优先的改进控制策略。在不同程度电网电压跌落工况下,研究不同位置储能系统对风电场LVRT性能的影响。结果表明,混合储能系统采用所提安装方式和控制策略后可有效实现风电场稳态下输出功率稳定,电网暂态故障下,风电机组直流母线电压稳定,VRB储能系统最大程度向电网提供无功支持,抬升风电场并网点电压。     

多重化双向DC/DC变换器电流增广控制研究

针对光储分布式发电系统中多重化双向DC/DC变换器结构,提出一种基于输入-输出线性化的增广电流控制方法。首先建立双向DC/DC变换器仿射非线性模型并分析其内动态方程,确定以电感电流为输出的状态空间描述;然后利用非线性变换将输入-输出线性化并引入增广电流反馈机制,根据二阶经典控制系统,设计控制器参数。最后经数字仿真验证该文提出的控制方法可准确、快速、强鲁棒性地跟踪功率指令,消除稳态误差对电网和负荷的不良影响,多重化结构与错相调制有效减小电感电流以及储能充放电电流纹波。     

双向LLC谐振型直流变换器设计与控制

针对直流配电网中连接超级电容的LLC谐振直流变换器,利用双向LLC直流变换器电压稳态增益,设计变换器谐振回路的参数。运用等效电路模型法对双向LLC直流变换器进行小信号建模,分析设计变换器的闭环PI控制器,据此控制超级电容的充放电功率,维持系统母线电压稳定。最后,对所设计的LLC直流变换器在Matlab/Simulink里进行仿真分析,并通过实验样机进行实验验证,通过仿真和实验结果证实了该文所采用的理论分析与设计方法的正确性和可靠性。     

柔性并网光储系统的设计与实现

为实现主动配电网中清洁能源对电网的支撑和调节功能,设计并开发一种柔性并网光储系统。系统上位机实现顶层控制策略,确定系统参与配电网优化运行的最优有功、无功出力,实现光储系统友好接入电网。系统能量变换单元由光伏DC/DC变换器、储能双向DC/DC变换器和DC/AC变换器3部分组成,其中光伏DC/DC实现升压功能和最大功率点跟踪(MPPT),储能双向DC/DC实现功率可控的充放电,使系统并网有功为参与配电网优化运行的最优有功功率。DC/AC变换器稳定直流母线电压,实现有功、无功最优并网,同时检测负载电流,实现谐波补偿。基于配电网动态模拟系统构建实验平台,测试结果验证柔性并网光储系统工作的有效性和可行性,为高渗透率并网光储系统的工程应用奠定基础。     

改进型Sepic变换器在光伏MPPT系统中的应用

设计了一种基于三开关的改进型Sepic变换器,将其应用于光伏发电系统最大功率跟踪(MPPT)控制中。基于改进型Sepic变换器的光伏发电实验系统进行了实验研究,实验结果表明了采用该改进型的Sepic变换器在传输效率和故障隔离方面的优越性。     

一种可提升光伏系统在局部阴影时发电效率的阵列连接策略

为提升光伏系统在局部阴影时发电效率,给出一种光伏组件串联DC/DC变换器作为基本单元进行串并联形成新的光伏阵列形式——分布式直流变换器光伏阵列。将DC/DC选为Buck变换器,通过每一块光伏组件所串联的Buck变换器来跟踪该光伏组件的最大功率,从而实现所有组件在辐照不均匀以及制造差别等因素造成的输出特性不一致时仍能最大功率跟踪,在避免复杂的最大功率跟踪算法的同时显著提升系统发电效率。先对该连接方式进行理论分析,证明这种方法的可行性,然后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,对传统光伏阵列与新的阵列进行对比,结果上课验证所提出的新阵列连接方式能显著提升发电效率。最后,通过实验进一步验证新阵列连接方式的有效性。     

一种基于超级电容器的光伏系统电压控制方法研究

根据超级电容器储能特点,建立了用于独立光伏发电的超级电容器储能系统模型,设计了超级电容器电压控制环节,提出了一种带有超级电容器电压模糊反馈的双环控制策略,通过对开环系统bode图的分析,论证了控制系统的稳定性和动态性能。仿真结果表明,在光伏发电系统受到光照及负载扰动的情况下,超级电容器储能系统可以有效地稳定光伏系统的输出电压,提高系统供电的可靠性和电能质量,并且抑制了超级电容器端电压大范围波动对该系统的影响,提高了超级电容器的利用率。     

Application and control of super capacitor in high-speed railway regenerative braking energy storage

针对高速列车在制动过程中产生的再生制动能量得不到有效利用的问题,提出一种基于超级电容（supercapacitor,SC）的高速铁路再生制动能量存储方案。该方案以铁路功率调节器（railway power conditioner,RPC）作为接口电路,将储能装置与牵引供电系统连接在一起,采用超级电容作为储能介质,通过双向DC/DC变流器与铁路功率调节器直流侧相连,从而实现能量存储与补偿负序电流的功能。在研究储能方案拓扑结构的基础上,分析了负序电流的补偿原理,并根据补偿原理研究了储能方案的控制策略,对RPC两变流器采用滞环控制的方法,对储能装置中的双向DC/DC变流器采用电流闭环的控制方法。仿真结果表明,所提出的存储方案能够有效回收利用高速列车产生的再生制动能,并对负序电流进行补偿,改善电网侧电能质量。     

基于氢储能的主动型光伏发电系统建模与控制

针对光伏发电随机性强、间歇性明显对电网造成不容忽视的影响,该文提出基于氢储能的纯绿色、电网友好型主动光伏发电系统模型及控制策略。以并网功率平稳为目标,在光伏DC/DC变换器端并入制氢与燃料电池装置,通过光伏与制氢、燃料电池的协调控制,从而实现光伏友好、主动并网。基于PSCAD/EMTDC软件平台,仿真验证该文所提模型及控制方法的有效性及正确性。     

Integrated control strategy of vehicle supercapacitor energy storage system based on MMC

针对单辆城轨列车在起动、制动过程中对牵引网电压造成冲击从而引起网压不稳定的问题,提出一种基于MMC的车载超级电容储能系统（车载MMC-SCESS）,该系统以MMC拓扑结构作为主电路,通过将超级电容储能单元分散接入MMC子模块中,提高系统的控制灵活性与容错性;其次以车载MMC-SCESS的整体结构为研究对象,详细分析其a相桥臂电路工作原理,总结出每个储能子模块的一般工作模式。针对该储能系统主电路结构,提出采用综合控制策略,通过控制超级电容储能单元的充放电状态来实现能量在城轨列车、直流牵引网、超级电容储能系统三者之间流动。最后在Matlab/Simulink中搭建三相五电平车载MMC-SCESS仿真模型,仿真波形验证了储能系统控制策略的可行性。     

光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制方法研究

为了提高光伏储能系统的快速性和抗干扰能力,同时考虑到双向变换器的非线性特性,在建立双向DC-DC变换器数学模型的基础上,提出一种基于自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)的双向DC-DC变换器控制方法,设计适用于光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制器,并对系统进行实验验证。实验结果表明基于ADRC的控制策略能有效抑制直流母线电压波动和冲击,提高光伏储能系统的动态性能和抗干扰能力。     

基于DIgSILENT的光储联合系统作为地区电网黑启动电源可行性研究

为提高光多水少,甚至无水电地区电网的黑启动能力,该文提出了一种以光伏电站配置大容量电池储能系统作为黑启动电源的方案。首先,基于DIgSILENT/PowerFactory电力系统仿真平台,搭建光伏发电系统。为了维持其直流母线电压稳定和最大化光资源利用率,光伏逆变器采用电压/无功外环电流内环控制,Boost变换器采用MPPT控制。其次,在光伏发电系统的送端交流母线处配置储能,形成光储联合系统（photovoltaic-battery energy storage systems,PV-BESS）。储能部分DC/AC变换器采用V/f控制,以维持系统电压及频率的稳定。最后,考虑不同太阳辐照度、不同温度以及不同光储容量配比等情况,对输电线路空载充电以及启动大容量火电厂辅机的暂态过程进行仿真,验证了所提方案的可行性。     

Energy storage-based power buffering control for photovoltaic power generation system

光伏发电系统输出的最大功率随外界环境变化而波动,无法满足负荷的供电需求,针对该问题,建立了基于储能系统的光伏发电系统结构,介绍了光伏发电系统运行原理,分析了系统功率与直流母线电压的关系,设计了无源式储能系统和有源式储能系统对功率进行缓冲以满足控制目标.仿真结果表明,有源式储能系统较无源式储能系统有更好的功率调节作用,通过双向DC-DC变换器的储放能量自动切换控制,使得光伏发电系统输出的功率与负荷需求功率良好匹配,直流电压稳定.     

邮轮混合储能系统分段式下垂控制技术

针对脉冲负载频繁投切引起的邮轮混合储能系统频率、电压波动问题,提出一种改进的下垂控制策略。针对锂电池和超级电容混合储能系统建立仿真模型,为各储能单元配置独立的双向DC/DC变换器,仿真分析分段式下垂控制策略对功率分配和均流控制的效果。仿真结果表明：在负载突加或突卸工况下,分段式下垂控制策略可根据负载功率和直流母线电压变化自动控制储能系统功率流向,快速有效平抑电网的负载波动。