基于级联H桥变换器的电池储能系统容错控制

基于级联H桥变换器的电池储能系统广泛应用于中压电网,以解决可再生能源接入电网引起的电能质量问题,由于级联H桥变换器中使用了大量功率开关器件,其可靠性问题至关重要。针对常见的单管开路故障,提出一种容错控制方法,使故障H桥模块不退出运行,由全桥模式无缝切换至容错模式并输出额定交流电压的一半。此外,为实现故障后所有H桥模块中电池单元的荷电状态均衡,在提出容错控制方法的基础上,提出了由总功率控制、容错控制、相间功率平衡控制以及相内功率平衡控制组成的4层系统控制方法。在MATLAB/Simulink软件中搭建了仿真模型,验证了提出控制方法的可行性和有效性。     

分布电容对级联电池储能系统电池管理的影响研究∗

级联电池储能系统能实现6～35 k V电压等级直接并网,有利于实现电池储能的大容量化,在电网中有良好的应用前景.但大容量高压级联电池储能系统体积大,分布参数的影响突出.深入分析分布电容对电池管理系统测量电路和通信电路的影响机理,并提出消除分布电容影响的方法和措施.     

电网电压不平衡下储能变流器的控制策略

电网电压不平衡会导致直流侧电压波动和电网侧有功功率波动,严重影响储能电池系统的安全和能量转换效率。针对上述问题,本文提出了一种直流侧电压与电网侧有功功率协调控制策略。通过考虑储能变流器交流侧滤波电感上吸收的有功功率波动来实现对直流侧电压波动的抑制,再利用加权思想对直流侧电压和电网侧有功功率进行协调控制,较好地降低了两者的波动幅值。仿真实验结果验证了所提方法的有效性与优越性。     

基于改进下垂控制的并网级联型储能系统SOC均衡策略

并网级联型储能系统;P??下垂控制;电网同步;有功功率平衡;SOC均衡     

不对称短路故障下电池储能影响交流系统短路电流机理及算法

电池储能系统(BESS)在国内外电力系统中已得到快速发展和广泛应用,但对BESS影响短路电流机理认识尚不深入,且现有短路电流计算标准均未涉及交流系统发生不对称短路故障时考虑BESS影响的短路电流计算方法.基于BESS电磁暂态模型,分析不对称短路故障下BESS电压源换流器(VSC)外环控制器控制方式、VSC外环控制器限幅...     

高压级联电池储能系统布局方案研究

高压级联电池储能系统布局关系到工程建设和运行维护的全过程.对电池簇和功率模块靠近布置、电池簇和功率模块分开布置两种方式,在损耗、热管理、电磁干扰、工程实施与维护方面的优劣进行比较.结果表明:电池簇和功率模块靠近布置方案连线短、损耗小,但电池和变流器热耦合强,适合需要移动部署的场合;电池簇和功率模块分开布置方案连线多、损...     

对称及不对称电网故障下的电池储能系统低电压穿越控制策略

为了兼顾储能系统（Energy Storage System, ESS）对称及不对称电压故障时低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）需要,针对目前其PCS控制的一些不足,重点研究了其实现LVRT的控制方法。建立了PCS的正、负序复合数学模型,设计了双d-q不平衡控制策略实现正、负序电流的有效控制。在此基础上,通过指令切换来实现LVRT过程中的有功、无功电流的分配与限制。并用PSCAD对一84 kW的电池储能系统进行了仿真,仿真结果表明所建立的正负序复合模型以及控制方法能够满足电网电压对称及不对称故障时的LVRT要求。     

江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析

电池储能系统具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等显著优点,近年来建设规模不断扩大,在国家和地方政府的推动下,得到越来越广泛的应用。江苏镇江百兆瓦级储能电站自2018年7月投运以来,已参与电网调峰、调频、应急响应等多种辅助服务功能。针对江苏百兆瓦级电池储能电站,从其结构特点入手,研究分析储能电站在不同应用模式下的运行控制策略,并针对电站的响应指标和目前的运行情况进行测试分析,探索电网侧大规模储能电站的应用价值。     

交流系统不平衡对MMC-HVDC运行影响分析及其保护控制

交流系统不平衡会引起模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)输出功率的波动与输出电流的不平衡,同时也会导致基于模块化多电平换流器的高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current transmission,M M C-HVDC)系统内部桥臂电流与子模块电压出现更大的波动,危及变流器的安全运行。文章分析了交流系统不平衡度以及控制参数对MMC桥臂电流与子模块电压的影响,构建了不平衡分量、控制参数与桥臂电流、子模块电压的三维函数。进而通过一次拟合的方式,得到了不同跌落程度下使桥臂电流峰值最小的控制参数值,最大程度地保证了MMC运行的安全稳定。最后搭建了静止坐标系下MMC控制系统,仿真验证了理论分析的正确性。     

不平衡下小容值级联STATCOM直流电压控制

为了降低成本、提高功率密度,星形级联H桥(CHB)静止同步补偿器(STATCOM)的直流侧电容通常采用小容值.在电网电压不平衡下,CHB STATCOM的直流电压纹波不再平衡,传统方法不再适用,直流侧容易产生过压保护,降低系统可靠性.为了解决该问题,首先通过建立有功功率模型,提出简化的零序电压注入方法实现电网电压不平衡...     

电网不平衡时电压源换流器高压直流输电统一控制策略

针对电网不平衡时电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)的直流电压2倍频波动及交流系统低频谐波问题,建立基于正向dq坐标系的正负序VSC-HVDC动态模型,研究其运行特性,并提出一种新型统一矢量控制策略。该策略外环基于谐振积分器及谐振滤波器方案实现直流系统2倍频波动抑制,降低不平衡运行对电网电流的低频谐波影响;内环为两相静止坐标下的正负序矢量电流统一控制,避免因相序分解可能引起换流站交流侧电压含奇次低频谐波分量的问题。PSCAD/EMTDC仿真研究表明:统一矢量控制不仅能抑制直流系统2倍频波动,而且降低了交流电网低频谐波水平,增强了VSC-HVDC的不平衡运行能力。     

链式电池储能功率转换系统研究

风力发电出力具有间歇性、波动性和随机性的特点,风功率直接并网可能给电网的电压、频率稳定带来消极影响,这就需要在风电场中安装储能系统来平抑风力发电输出功率波动。介绍了电池储能功率转换系统的发展现状,给出了一种链式电池储能功率转换系统方案和功率控制方法,推导了通过零序电压注入和在各H桥单元交流输出电压附加相应的分量来实现相间电池簇和相内电池组荷电状态均衡的原理,在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真验证。     

不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制

介绍了一种用于三相并网型逆变器的新型电流控制器,即比例谐振电流调节器(PR)。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在两相静止坐标中对输出电流进行调节,无需进行正、负序分解便可直接对输出电流的正、负序分量控制。在一台容量为1.5kVA的并网逆变器实验样机上,分别对传统单个PI调节器、双dq、PI调节器和PR调节器进行了对比验证,实验结果证明了所提PR电流控制方案可改善三相并网逆变器系统的动态性能,提高系统的不对称故障穿越能力。     

用于电池储能系统的级联式电力电子变压器均衡及协调控制

针对用于电池储能系统的级联式电力电子变压器,提出基于混合脉宽多电平调制的电池均衡及协调控制策略。级联H桥采用混合脉宽调制可实现子模块功率双向独立调节,该策略利用这一特性对各电池单元进行差异化充放电及荷电状态均衡控制,同时保证系统总功率指令要求及网侧低谐波。为抑制混合脉宽调制时各H桥开关函数非线性时变及网侧功率指令变化引起的直流链电压波动,将整流级开关函数及功率指令作为前馈,提出了隔离双向DC/DC变换器的直流链电压协调控制方法。仿真和实验结果表明,所提控制策略可实现电池荷电状态曲线快速收敛及均衡、双向功率高性能控制以及直流链电压纹波有效抑制。     

不平衡电网电压下的PWM整流器功率预测

为实现脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器的功率预测,采用直接功率预测算法,并设置了3个控制目标,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为提高控制精度,采用T/4延时法(T=0.02 s),只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,进而针对3个控制目标分别进行不同的功率项补偿。算例结果证明了该方法的有效性。     

具有储能功能的链式STATCOM研究

针对具有储能功能的无功补偿器BS-STATCOM(STATCOM with battery energy storge system),讨论了其拓扑演化过程与系统集成特点,研究了其有功无功耦合问题,并分析了采用类STATCOM控制策略存在的问题。提出一种基于bangbang原理的新型控制策略,并对比分析,结果表明所提出的基于bangbang原理的新型控制策略能够有效地改善功率控制性能,扩大有功输出的范围。基于MATALB/Simulink构建了2 Mvar的BS-STATCOM仿真分析平台,分别对两种控制策略进行了仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

大容量链式电池储能功率调节系统控制策略

大容量链式电池储能系统(battery energy storagesystem,BESS)是解决风力发电等可再生能源发电大规模并网问题的有效手段之一。针对BESS的功率调节系统(powerconditioning system,PCS)控制策略,在α-β静止坐标系下应用比例谐振(proportional resonant,PR)调节器实现瞬时功率无静差控制;通过注入零序电压实现相簇间荷电状态(stateof charge,SOC)均衡控制,并通过在各级联单元叠加相应交流电压实现相簇内各单元SOC均衡。仿真结果表明,采用该控制策略的PCS进行瞬时功率控制时具有较快的动态响应速度和较小的稳态误差,同时能有效实现SOC均衡控制,验证了该控制策略的正确性和可行性。     

改善电能质量的电压源换流器高压直流输电不平衡控制策略

基于两相静止(αβ)坐标设计交流电网不平衡条件下电压源换流器高压直流输电(voltage source convener based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)的双矢量电流及谐波补偿控制(αβ-dual vector current & harmonic compensation controller,αβ-DVCC&HC)方案,实现抑制直流电压2倍频波动及减小交流电流谐波的控制目标.在电流控制环中无须电流及电压正负序分解,改善了传统dq坐标双矢量电流控制(dq-dual vector current controller,dq-DVCC)策略因正负序分解带来的稳定及动态性能方面的问题,避免了电流控制环中引入3次交流谐波的可能性,显著降低了不平衡电网交流谐波电流.同时为了减小功率脉动对另一侧正常运行电网电能质量的影响,在电流控制环中加入3次谐波补偿,提高了电能质量.基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立VSC-HVDC模型及αβ-DVCC&HC控制器,仿真结论表明本文控制策略的有效性.