基于电池电流前馈控制策略的两级式双向储能变流器控制

当下储能发展的速度以及多样性催生了多种不同电压等级的储能电池,所以能适应不同电压等级电池组的双向储能并网系统是当下分布式发电发展的关键,而由于直流的DC/DC变流器具有升压功能,所以将直流斩波与逆变背靠背设计能够满足此条件,但是由于在电池充放电过程中直流母线电压存在严重暂态波动,严重降低了储能系统的稳定性。为此本文针对背靠背的储能变流控制系统在充放电过程中所出现的暂态性提出一种基于电池参考电流前馈补偿控制策略,并采用不同电压等级的电池接入系统进行仿真验证。     

一种双向储能变流器并网控制策略研究

介绍了一种双向储能变流器(PCS)主电路拓扑结构。针对变流器并网电流谐波问题,提出一种基于复合控制技术的电流谐波抑制策略。由于受到电网谐波及调制的影响,双向储能变流器的并网电流中含有一定谐波,降低了装置输出电能质量。采用结合比例积分(PI)和重复控制的复合控制策略,能有效抑制双向PCS并网电流的谐波含量,并保证了系统双向控制的动态响应速度。在此基础上,研制了一台100 kW双向PCS样机。实验结果验证了所提变流器并网控制方法的有效性和可行性。     

储能变流器用新型电流跟踪控制方法研究

针对并网大功率储能变流器(PCS),提出一种新型电流跟踪控制方法。该方法能够在保证变流器开关频率恒定的前提下实现并网电流与指令电流零误差跟踪。该方法控制电路结构简单,算法容易实现,能够实现大功率PCS控制的全数字化,提高大功率PCS的稳定性、可靠性和可维护性。这里介绍了该控制策略的原理和实现方法,在PSCAD仿真平台上搭建了仿真模型,对该控制方法进行了仿真研究,最后搭建直流母线500 V的低压实验平台进行了该方法的实验研究,结果验证了理论分析的正确性和该算法的可行性。     

电流控制型储能变流器控制稳定性分析与谐波谐振抑制技术研究

储能变流器是储能系统平抑新能源电站功率波动和支撑电网调频调压功能的核心载体。对储能变流器关键运行控制技术特别是电流控制模式下的控制策略进行研究,提出了电流内环无静差跟踪控制策略,建立了PI控制器比例、积分关键控制参数最佳阻尼比优化设计方法。基于开环幅相频率特性和开环对数频率特性方法,构建计及储能变流器电流内环的开环频域模型。通过Bode稳定判据,定量分析了不同电流内环比例系数、积分参数以及变流器阻感参数变化对储能变流器控制稳定性的影响,并采用Nyquist稳定判据对比验证,在实时数字仿真试验平台（RT-LAB）开展储能变流器并网测试,不同比例系数和积分系数下的并网系统均保持稳定。基于滤波器的输入电压到输出电流的传递函数,发现储能变流器存在谐波谐振问题,提出基于电容电流反馈的有源阻尼谐振抑制策略,有效消除谐波谐振影响。分析结果表明,所设计的储能变流器及其谐波谐振抑制策略,具备鲁棒性,能够为大型新能源电站建设提供有力支撑。     

一种电流源型双向储能变流器设计

针对电压源型AC-DC储能变流器存在低压调节范围小、电流纹波大的问题,本文设计了一种三相电流源型AC-DC变换器与特殊的隔离型DC-DC变换器相结合的两级式储能变流器。基于DSP TMS320F28335和SVPWM控制策略实现了对该变流器的数字化控制,最后通过试验验证了电路拓扑和控制策略的可行性和有效性。     

基于LCL滤波器的双向储能变流器研究

为了在中/大型功率并网系统中引入更具优势的LCL滤波器,必须采用特殊的控制策略对LCL滤波器引入的谐振峰加以抑制。从节省双向储能变流器系统成本的角度,提出了一种基于滤波电容电流内环、并网电流外环的双环控制策略。从主电路的参数设计、控制器的参数设计、控制器的性能分析3个方面对策略进行了详细的阐述,并给出了先内环后外环的参数设计方法。搭建了一台50 kW的双向储能变流器作为试验样机,通过实验证明了所提控制策略不仅可以保证LCL滤波器稳定工作,而且可以减小并网电流谐波。     

功率变化下的储能变流器高效充电控制

在分布式储能变流器中,输入源的功率波动以及负载的变化会对蓄电池状态以及充电功率造成影响。为了提高蓄电池的充电效率,设计了一种具有稳定系统直流母线电压的变电流充电控制策略。针对直流输入采用恒压控制,维持母线电压恒定;充电时提出了一种带有功率优化配置的电流预测控制,从而提高跟踪随充电功率波动的电流期望值的快速性,实现了在系统无法达到充电额定功率或蓄电池电量不足的情况下及时对蓄电池补充电能。最后,通过仿真和实验分析验证了所提控制策略的有效性。     

基于双向功率变流器的飞轮储能系统研究

针对孤岛运行的直流微电网中负荷波动性,建立了基于异步电机的飞轮储能系统装置,并在此基础上,提出了一种基于双向功率变流器频率控制的飞轮储能方法。利用李雅普洛夫稳定判据判断了该频率控制器的稳定性,同时Matlab/Simulink仿真结果显示,在周期性急剧变化的负荷作用下,双向变流器能按控制要求工作在整流或者逆变器模式,使含有异步电机的飞轮储能系统跟踪负荷变化完成充放电过程,从而提高独立电源系统的稳定性和过载能力。     

基于谐振控制的微电网储能变流器多目标控制策略

为提高储能系统利用率,实现多目标控制,提出一种基于比例矢量比例积分(PVPI)控制的分频协调控制策略。利用PVPI控制所具有的频率选择特性,理论上实现对特定次频率分量的零稳态误差控制,使储能变流器提供功率的同时有选择性地补偿谐波、无功和不平衡电流,从而有效利用了储能系统,改善了微电网电能质量,减小了微电网接入对低压配网电能质量的影响。仿真结果证明了所提多目标分频控制策略的有效性。     

储能变流器的自适应虚拟直流电机控制

在分布式储能变流器中,输入源的功率波动以及负载的变化会导致直流母线发生较大的波动,对系统稳定性造成影响。虚拟直流电机(VDCM)控制被应用于直流变流器,使其具有直流电机外特性。但传统参数恒定的VDCM控制难以在保证惯性的同时确保其动态响应速度。针对这一问题,首先简化了控制器的结构,并提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将其应用于储能变流器。其次通过小信号模型分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了自适应调节原则。最后,仿真和实验结果表明所提控制策略在保证惯性的同时具有较快的响应速度以及较小的超调。     

交直流混合微网中多台双向换流器的分散协调控制方法

交直流混合微网综合了交流微网和直流微网的优势,为高密度分布式能源接入配电网提供了新的有效途径。交直流混合微网中交直潮流断面由多台AC/DC双向换流器构成,在维持交流区和直流区的功率动态平衡、交流侧频率和直流侧电压恒定等方面起着关键作用。针对多台AC/DC双向换流器的并联运行,基于变步长自适应逆控制理论,提出了一种多台AC/DC双向换流器的分散协调控制方法。该方法兼具了下垂控制与自适应逆控制的优势,既可以使各双向换流器按照额定容量进行有功功率的协调分配,又可以实现对直流母线电压或交流区频率的零误差调节,并获得相较于自适应逆控制更优的动态响应。最后,结合国内首个商业化运营的交直流混合微网示范工程进行仿真实验,验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

微网运行模式及控制策略研究

微网技术解决了分布式发电大规模并网的问题,提高了可再生能源的效能,是分布式发电的高级利用形式。介绍了微网和并网开关的基本结构,分析了微网的运行模式,包括并网运行时微网的并网标准、微网与大电网的相互作用、孤岛运行时孤岛检测与孤岛划分。针对微网在不同运行模式下,其内部分布式电源运行特性不同的特点,对微网的控制策略展开深入的研究。     

双向VSC-HVDC传输系统的归一化控制与运行

针对部分地区由于地理位置以及季节性差异引起的能源不平衡现象,提出了基于电压源换流器的高压直流输电（voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC）系统双向传输的归一化控制策略,实现了分区联络电网能源优势互补。首先,将电压源换流器两侧的下垂特性归一化,获得交直流电网的传输功率参考值;然后,比较直流输电线路两端传输功率参考值的大小与方向,确定直流输电线路的传输功率;最后,通过控制直流线路两端的直流电压,实现功率双向传输,平衡两侧交流电网的功率。设计了3种不同的工作情景,采用实时数字仿真器（real time digital simulator, RTDS）进行了仿真研究,仿真结果验证了控制的有效性, 实现了低碳电力调度。     

多电源并联运行的效率优化控制方法

目前,由多个电源并联运行所构成的大容量电源系统,多采用的是均流控制策略来实现其内部多个电源单体间的负荷分配。均流控制虽然可以提高电源系统运行的可靠性,但是由于各个电源单体效率特性的差异,致使电源系统在运行过程中的总体效率无法达到最优,造成了能源的浪费。以效率优化为目标的复合式负荷分配控制策略,在动态调节过程中,利用均流技术确保安全运行,在稳态运行时,通过对负荷分配方案的优化,可以实现电源系统的总体效率最优控制,进而提升电源系统的运行性能。     

微网双向变流器的改进型重复控制技术研究

为减小电网电压不平衡对系统的影响,设计了三相独立可控的SPWM双向变流器,采用重复控制技术,它可作为一个整体也可单独进行控制。提出基于重复控制技术与瞬时值反馈相结合的改进型控制策略,对系统稳定性进行分析并设计补偿函数,分析结果表明改进的重复控制策略能够在降低稳态跟踪误差和总谐波畸变率(THD)的同时,动态性能提高。实验结果证明改进型重复控制策略的有效性和可行性。     

双向DC/DC变换器的改进相移控制设计

改进相移控制的双向DC／DC变换器结合了PWM和相移控制的优点，减小了变换器的电流应力，拓宽了软开关范围，提高了变换器的效率。详细介绍了控制电路的设计方法，最后给出了实验结果。     

同步控制双向LLC谐振变换器

本文提出了一种同步控制的双向LLC谐振变换器。为使变换器在正向、反向工作时拓扑结构相同,在电路中增加了一个辅助电感。该辅助电感除了可以使双向LLC谐振变换器的双向工作特性完全对称外,还可以帮助开关管实现软开关。文章提出的双向LLC谐振变换器结构简单、控制方法易于实现。当变换器开关频率小于谐振频率时,所有开关管均可以实现零电压开通(ZVS);当变换器开关频率大于等于谐振频率时,软开关特性与传统LLC谐振变换器相同。因此变换器具有较高的效率,很适合应用于能量双向流动的场合。同步控制的双向LLC谐振变换器与传统二极管整流的单向LLC谐振变换器的工作特性存在差别,为了精确分析,文章提出了新的等效电路模型,并给出了同步控制双向LLC谐振变换器的电压增益公式和软开关条件。最后通过实验验证了理论分析的结果。     

孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改进下垂控制方法

微电网系统中常采用分布式储能单元作为能量缓冲环节,以提升系统供电的稳定性和可靠性.为实现负荷功率在分布式储能单元之间的合理分配,提出了基于荷电状态(SOC)的改进下垂控制方法.该方法采用分布式控制方式,根据各储能单元的SOC,实时调整下垂系数,使SOC较大的储能单元提供较多的有功功率,而SOC较小的储能单元提供较少的有功功率,并采用传统下垂控制方法对无功功率进行均等分配.建立了基于SOC的下垂控制方法小信号模型,以验证控制系统的稳定性.同时,搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和2×2.2 kW的实验样机,仿真和实验证明了所提方法的正确性和有效性.     

基于改进下垂控制的微网运行控制策略

针对传统下垂控制器在微网并网模式运行时受电网频率或电压幅值波动的影响,难以实现恒功率输出的问题,提出了一种动态调节下垂系数实现恒功率输出的控制策略.同时为平抑微网孤岛模式运行时因连网线路阻抗不同而产生的环流设计了无功环流抑制单元.此外,为了保证微网在运行模式切换时平滑过渡而设计了预同步控制器.所提出的控制策略通过Matlab/Simulink仿真平台验证了其正确性和可行性.     

永富直流输电三种运行方式下无功控制

首先介绍了永富高压直流工程富宁换流站3种不同的功率输送方式的交流场配置,其次介绍了3种不同的功率输送方式下,无功控制配置策略、谐波性能控制、低负荷无功优化功能,最后基于RTDS进行仿真,并给出了RTDS仿真的功率曲线。