非隔离储能型三端口开关升压变换器在光伏系统中应用的研究

提出一种非隔离型三端口开关升压变换器并将其应用到光伏发电系统中.该拓扑综合开关升压网络特性,通过控制3个自由度使端口间具有升压、降压、升降压特性,具有结构简单、体积较小和成本较低的优点.分析其拓扑在不同工作模式下的工作状态来实现系统的功率流动管理,阐述其控制策略来完成不同工作模式间的平滑切换,最后通过仿真和实验验证上述...     

一种光伏系统高增益非隔离三端口变换器

针对目前光伏系统的三端口变换器效率不高以及输出电压增益有限等问题,提出了一种应用于光伏系统的非隔离三端口变换器。该变换器采用非隔离结构,无需使用变压器,并通过3个开关管实现变换器各端口间的能量控制。该变换器结构简单,在具有高输出电压增益的同时又具有较高的效率。在理论分析的基础上试制了一台300W样机,由实验可知,非隔离三端口变换器在3种工作状态下的实验波形与理论分析一致,能够满足光伏系统对能量管理的需求。通过效率测试可知,非隔离三端口变换器在输出功率较高时,其效率性能最优。     

基于输出端谐振解耦的三端口直流变换器

针对三端口变换器的功率耦合问题,提出基于输出端谐振解耦的三端口变换器,通过在输出端全桥构造谐振腔来解除控制量对光伏端口和储能端口的功率耦合作用,将三端口变换器等效为2个输出并联的二端口变换器,并直接沿用二端口变换器系统的控制策略,使控制过程更加简单平滑,降低三端口变换器的控制环节设计难度。首先介绍变换器的拓扑结构,并分析电路的功率传输特性和变换器的控制稳定性;搭建输出功率500 W的实验样机,对拓扑结构和控制策略的有效性进行验证。     

超级电容储能的高性能集成三端口变换器设计及仿真模拟

作为当今主要的电化学储能元件之一,超级电容因其功率密度高、工作条件限制少等优点具有广阔的发展前景.为了更好地发挥超级电容的优越特性、降低系统的成本,本工作提出一种适用于超级电容储能的集成三端口变换器.超级电容储能端口通过双向Cuk变换器与输入端口连接,既能满足超级电容宽电压工作特性带来的升降压要求,还能获得连续、纹波小...     

光储微电网功率优化方法及协调控制策略研究

光储微电网作为一种友好发电模式具有平抑网侧功率波动、光伏发电产能趋稳以及可调度性等优点,是实现“源-网-荷-储”系统稳定运行和可再生能源充分消纳的优选方案。围绕光储微电网功率优化与灵活运行提出了组件级配置方案和协调控制策略,进一步释放光伏发电潜力以及促进储能单元高效运行。首先,针对光伏组件失配导致的“木桶效应”及储能变换器效率低的问题,分别配置组件级光伏功率优化器和储能部分功率变换器,实现太阳能和电能最大化利用。其次,讨论光伏阵列和储能单元在并/离网工况下多种模式切换,考虑微电网各单元间功率动态平衡,提出一种光储微电网协调控制策略,实现各单元在不同控制模式之间平滑切换及功率自主分配。最后,利用Matlab/Simulink搭建30kW光储微电网仿真平台,验证所提协调控制策略的可行性与有效性。     

光储快充站直流接入的FIDN及其功率协调控制策略

为解决光储快充站交流接入配电网引发的变压器重载、网损增大和其自身不合理的能量管理策略导致调峰容量不足等问题,提出一种光储快充站直流接入的柔性互联配电网（FIDN）,利用柔性多状态开关（FMSS）实现配电网互联与光储快充站的直流接入。首先,划分出FIDN的4种运行模式,分析每种运行模式下的功率交互情况,在此基础上研究功率协调控制策略。其次,研究光储快充站的能量管理策略,根据储能和电动汽车的荷电状态（SOC）将光储快充站的工作模式划分为5种,并给出每种工作模式下储能和电动汽车的充放电响应顺序。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提FIDN及其功率协调控制策略可有效解决光储快充站接入带来的变压器重载和储能容量不足等问题。     

基于三电平功率变换器提高SRG输出功率

分析了开关磁阻发电机(SRG)的发电运行条件和提高输出功率的关键因素,提出用三电平功率变换器加入一个中间惯性状态,增大励磁电流和发电续流区的平均电流,以提高SRG的输出功率;采用SRG电压反馈控制系统,保证同时获得良好的恒定输出电压品质;提出三电平功率变换器的开关控制策略,建立基于自励发电模式和电流斩波控制模式的SRG电压反馈控制系统仿真模型;仿真研究验证了该方法的可行性和有效性.     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

逆变负载下光储DC/DC变换器的MPPT抖动抑制方法

针对光储DC/DC变换器带逆变器负载造成光伏最大功率点追踪（MPPT）抖动的问题,提出一种直流电压前馈与负载识别的MPPT抖动抑制方法。蓄电池电压二倍频波动及其诱发的系统工作模式动态切换是造成MPPT抖动的主要原因。首先基于蓄电池Thevenin等效模型,分析逆变负载下蓄电池各等效参数对直流母线电压脉动的作用机理并建立含蓄电池等效参数的DC/DC变换器反向增益模型,随后提出母线电压波动耦合的前馈抑制方法。进一步根据蓄电池MPPT充电模式、恒压-恒流充电模式的切换关系,分析逆变负载导致工作模式不稳定切换的诱因,提出一种负载识别方法,通过时间窗检测直流母线电压脉动情况作为环路切换附加判据,有效规避工作模式的动态切换。仿真和实验结果表明所提组合方法可有效降低逆变器负载下光储DC/DC的MPPT抖动。     

光伏系统中的新型高增益直流升压变换器

针对光伏系统中对电压增益高、电压应力小的高性能直流升压变换器的需求,研究了一种新型高增益变换器的拓扑结构。首先,阐述了该变换器的结构来源,介绍了该变换器的工作原理,再推导其电压增益、开关管和二极管的电压应力公式,展示了部分元器件的电压、电流波形,并对比研究了该变换器与一些同类型的变换器的部分参数,最终通过开环试验验证了该变换器的有效性。该变换器具有一定的推广应用价值。     

应用于光伏发电系统的高效双路径变换器研究

提出一类具有部分功率处理特性的变换器——双路径功率变换器（DPPC）,利用电压源串联的思想衍生其不同结构,从结构维度定义并推导DPPC的增益和效率特征关系,利用仿真对不同结构DPPC的增益与效率特性进行验证。最后选取最佳升压结构得到的变换器作为实验验证对象,搭建2 kW样机证明该变换器的可行性与高效性。     

High voltage step-up integrated double Boost–Sepic DC–DC converter for fuel-cell and photovoltaic applications

In this paper, an integrated double boost SEPIC (IDBS) converter is proposed as a high step-up converter. The proposed converter utilizes a single controlled power switch and two inductors and is able to provide high voltage gain without extreme switch duty-cycle. The two inductors can be coupled into one core for reducing the input current ripple without affecting the basic DC characteristic of the converter. Moreover, the voltage stresses across all the semiconductors are less than half of the output voltage. The reduced voltage stress across the power switch enables the use of a lower voltage and R_DS-ON MOSFET switch, which will further reduce the conduction losses. Whereas, the low voltage stress across the diodes allows the use of Schottky rectifiers for alleviating the reverse-recovery current problem, leading to a further reduction in the switching and conduction losses. A detailed circuit analysis is performed to derive the design equations. A design example for a 100-W/240 V_dc with 24 V_dc input voltage is provided. The feasibility of the converter is confirmed with results obtained from simulation and an experimental prototype.     

基于斩控式交流变换技术的电力系统纵横调节器

在理论分析的基础上提出采用斩控式ＡＣ／ＡＣ变换技术实现电力系统的纵横向电压调节,具有控制简捷灵活、调节速度快、注入电压谐波畸变率低等显著特点。介绍了基于多桥叠加结构ＡＣ／ＡＣ变换技术的纵横向调节器,通过计算机仿真结果验证了所得结论的正确性。     

统一潮流控制器注入电压及串联换流器容量优化计算研究

 采用统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)技术提高电网关键断面输电能力主要是通过向系统注入一定的串联电压,进而转移目标线路的潮流。  文章重点针对关键送电断面,按照功能将区域电网划分为送端电网、互联网络和内部网络,按照高斯消去法将系统网络等值成两通道恒功率交换系统。在此基础上,分别针对单机无穷大系统和恒功率交换系统,基于能量守恒原理,应用向量法给出了UPFC投入前后,UPFC支路和等效支路之间电压、功角、阻抗、有功关系向量图,并利用经典功率传递函数,推导了UPFC的优化串联容量以及注入电压的计算方法。  该计算方法简单实用,尤其适用于系统规划设计研究阶段。  将上述方法应用于深圳电网实例计算,并与PSCAD仿真结果进行对比分析,验证了上述方法的有效性和实用性。     

离网式三端口风光互补抽水切换策略研究

为解决风光随机波动性和间歇性给发电系统带来的干扰,基于三端口变换器设计离网式风光互补抽水系统,以风力发电系统和光伏发电系统作为系统输入电源端,异步电机抽水为系统负载端。首先,分别对风力发电系统、光伏发电系统及抽水系统建立数学模型,针对风光交替切换及同时切换的控制策略进行研究。其中,光伏侧采用优化变步长电导增量法,永磁同步电机与异步电机采用按转子磁链定向的矢量控制,通过异步电机电压外环控制直流母线电压,永磁同步电机转速外环控制系统功率,三端口变换器拓扑根据风光切换的变化情况也相应跟随改变,弥补了风光发电系统的不足,保证系统运行的稳定性,实现风光发电抽水和电能转化一体化的目标。最后,通过Matlab/Simulink软件搭建离网式三端口风光互补抽水系统的仿真模型,结果验证了模型设计的合理性及系统运行工作时切换策略的正确性和可行性。     

含VSC-HVDC的交直流混合系统潮流统一迭代求解算法

介绍基于电压源换流器(VSC)的新一代高压直流输电(VSC-HVDC)技术,具有可向无源网络供电、不会出现换相失败等众多优点。分析VSC-HVDC输电系统的原理及其中VSC的控制方式。针对不同控制方式下的VSC,分别推导其交流母线及直流系统相应的潮流修正方程式。提出VSC-HVDC交直流混合系统潮流的统一迭代求解算法,并以修改后的WSCC-9节点交直流混合系统的潮流计算为例,验证统一迭代求解算法的有效性。通过该潮流算法分析VSC-HVDC输电系统的稳态特性和有功功率损耗特性。     

中频隔离型光伏±35kV/500kW直流变流器研究与工程应用

首先提出一种中频隔离型光伏±35 kV/500 kW直流变流器,该直流变流器由三相T型三电平并联中频逆变器模组、中频400 Hz/24脉波移相升压变压器、三相二极管整流桥以及高压滤波电路组成,该变流器具有升压比高、结构简单、成本低的优势;其次,为了实现逆变器并联模组有功、无功功率的实时均分,采用一种瞬时功率均分的功率主从控制方案;接着,提出一种基于中频变压器无功补偿的改进型LCL滤波器参数设计方法以提高变流器的效率。最后,通过Matlab/Simulink仿真以及张北国家大型风电并网系统研发（实验）中心建设的光伏发电中压直流汇集现场示范工程,对所提直流变流器的设计理念和控制方法进行验证,现场并网实测最大效率为96.33%,升压比高达88,输出电压±35 kV,仿真和实验结果证明了所提直流变流器的可行性。