基于MMC的铁路功率调节器环流抑制策略

针对铁路电力机车负荷对电网带来的电能质量问题，多电平铁路功率调节器（MRPC）能够满足高压大功率应用领域的要求，实现电能质量的改善和调节。然而，MRPC内部存在的桥臂环流将影响MRPC输出特性。本文首先建立了三桥臂MRPC环流模型，分析了MRPC环流、桥臂电流和交流输出电流之间的数学关系，在此基础上对MRPC环流机理和构成进行了分析。为了抑制MRPC环流，提出了基于比例谐振调节器的环流抑制策略，该方法可以降低补偿延时，改善环流抑制效果。最后，通过RT-LAB实时仿真平台，对三桥臂MRPC环流抑制策略进行了仿真验证，结果验证了该方法可以显著抑制桥臂环流，使得MRPC系统稳定运行。  

计及电动汽车和光伏-储能的微网能量优化管理

随着光伏发电和电动汽车的快速发展,电网的安全和经济运行受到了更多的关注,开展关于能量管理问题的研究有助于保证电网的稳定和高效运行.文中针对并网模式下计及电动汽车和光伏储能的微网能量管理问题,研究了根据电动汽车电池的荷电状态进行能量管理的功率计算模型,提出了兼顾光伏出力、电动汽车充放电功率、电网电价时段划分及储能能量状态的能量管理策略.在此基础上,建立了以电动汽车充放电功率为优化变量,以减少微网运行费用为目标的能量管理模型,并采用基于遗传算法与粒子群算法的混合优化算法(GAPSO)进行求解.最后以实际微网为例进行仿真,结果验证了所述方法的有效性和可行性.  

电动汽车移动储能辅助频率控制策略的研究

大量电动汽车接入电网后,不仅可以作为可控充电负荷存在,也可以作为移动储能装置为电网提供服务与支持.首先分析了电动汽车参与电网频率控制的优势,介绍了一种移动储能辅助调频系统的结构框架及工作机理.基于电力系统频率调节控制基本动态模型,建立了电动汽车参与电网一次、二次频率调节控制的模型.在此基础上,针对相关研究较少考虑电动汽车车辆属性的特点,提出了计及车辆限制和用户需求的电动汽车参与电网频率调节的控制策略.该策略能够满足车辆用户用车时间和容量的个性化需求,同时有效避免了荷电状态超限和充放电电流倍率过大对电池造成的不利影响.最后,通过两个算例对提出的模型和控制策略进行了研究分析,验证了模型与策略的可靠性.  

模块化多电平换流器子模块故障时中性点移位容错控制策略

模块化多电平换流器(MMC)发生子模块故障后,由于桥臂子模块数目的改变,将使故障相的相电压输出能力发生改变,导致三相输出不对称。针对MMC子模块故障下容错控制问题,以保证子模块故障后线电压平衡为控制目标,提出了一种MMC中性点移位控制(NPSC)容错控制策略。其通过修正故障后各相调制波控制中性点在故障相的相电压矢量方向上进行移位,在完成子模块故障容错运行的同时简化了传统中心点偏移控制算法的复杂程度,易于实现。同时,文中分析了NPSC下对MMC系统运行的影响,指出了该种控制方式下桥臂电流工频分量与直流分量的分配特性。最后,通过仿真与实验进行验证,表明了理论分析与该容错控制策略的有效性。  

用于储能系统的梯次利用锂电池组均衡策略设计

以北京奥运会纯电动大巴车用淘汰锰酸锂电池为研究对象,在研究车用淘汰电池容量和内阻特性的基础上,分析其梯次利用于电池储能系统可能带来的更严重的电池组一致性问题。结合电池一致性评价方法,分析了基于电池组容量利用率的均衡判据。针对电池储能系统削峰填谷的应用特点,提出了以电池组容量利用最大化为目标的在线均衡策略。最后,设计了电池组充电均衡电路并搭建了电池组均衡测试平台进行实验,验证了在线均衡系统及控制策略的可行性和可靠性。  

风力发电机组多领域耦合模型及动态响应分析

并网风力发电机组承受风波动及电网扰动外部激励,同时传动链轴系结构的扭振特性及控制器的动态响应向机组增加了内部激励。在内外部激励作用下,机组各部件相互影响,形成耦合。这种多耦合作用影响着机组动态负载。该文以FAST及Matlab/Simulink为平台,建立了复杂的多耦合模型并研究了含有多自由度传动链的机组在湍流风及电网扰动下的动态负载特性。通过瞬态分析及频率分析揭示了机组间更多细节的相互耦合影响,表明耦合模型对控制研究、动态特性研究的必要性。根据机组的动态响应,传动链有低通滤波作用;根据刚度值对转矩的影响,可以通过改变刚度避免共振并减小机组瞬态载荷。  

零电压零电流转换软开关技术中二极管反向恢复的影响

采用谐振极型零电压零电流软开关技术(zero-voltage/zero-current transition,ZVZCT)旨在消除功率器件的开关损耗,但实际上在软开关谐振换流过程中会引入多次额外的二极管反向恢复过程,产生额外的损耗。由于软开关换流过程中的特殊性,采用一般的方法难以对反向恢复过程中的损耗进行评估和计算,给ZVZCT软开关设计带来了困难。该文在考虑二极管反向恢复过程的基础上,详细介绍了ZVZCT软开关技术的换流过程。通过引入二极管载流子寿命以及电荷控制方程,提出了一种适用于软开关换流条件下的二极管反向恢复损耗模型。最后,通过软开关组件的双脉冲实验验证了该二极管反向恢复损耗模型的正确性。研究表明,采用ZVZCT技术的软开关设备的开关损耗与开关器件的二极管反向恢复特性直接相关。  

复合储能系统直流变换器的协调控制策略研究

针对含有功率型和能量型两种储能电池的复合储能系统(HESS),在此提出了一种考虑储能电池自身充放电特点的HESS的协调控制策略.该控制策略根据直流母线电压-充放电电流(U-I)下垂曲线由U得到I的基准值,利用高通滤波器提取电流的高频分量作为功率型储能单元的充放电电流指令,剩余低频分量作为能量型储能单元的充放电电流指令.利用该控制策略,便可以实现在稳定U的基础上两种不同的储能单元根据自身的技术特点实现外部功率的响应.最后利用dSPACE 1104半实物实验平台验证了所提出的控制策略的可行性和有效性.  

电力电子变压器自治运行控制策略

针对应用于交直流配电网的电力电子变压器，根据孤岛模式下配电网的运行特性，提出了一种应用于孤岛模式的自治运行控制策略，通过建立全局化的多端口传输模型，统一各端口的运行状态，协调各端口的能量交换，充分发挥电力电子变压器各个端口能量互通、相互支撑的优势，实现配电网的自治运行。搭建了含电力电子变压器的交直流配电网仿真系统，验证了控制策略的有效性。  

锂离子动力电池热老化的路径依赖性研究

以北京奥运会纯电动公交车用90A·h锰酸锂电池为研究对象,将电池放置于温箱中从25℃开始,依次经历0℃、25℃、40℃、60℃和25℃的"热漂移",在每个温度下对电池依次进行C/20、C/3、C/2、2C/3和1C充放电的基准性能测试,用于量化电池容量、倍率特性和其他性能变化。"热漂移"引起电池容量衰减的根本原因包括活性材料损失、反应动力学衰退和欧姆电阻增加。利用容量增量分析法对实验结果进行分析,结果表明:电池经历0~40℃的"热漂移"已经出现容量衰退,而暴露在60℃下会导致不可逆的容量衰退,其主要原因是活性材料损失和反应动力学衰退。实验方法和结论有助于电动汽车在实际应用条件下锂离子动力电池衰退的路径依赖性研究。