基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略

提出一种基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略。由于新能源具有波动性并为了提高储能系统的供电可靠性，选择配置一定控制系统的多组储能来控制母线电压稳定。为了避免储能单元过充和过放并降低对通讯的依赖程度，根据储能单元荷电状态（SOC）及最大功率、直流母线电压设计自适应下垂控制自动调节不同储能单元之间的负荷功率分配。此外，设计前馈补偿控制器对下垂控制功率环参考电压进行动态校正以控制母线电压稳定。同时，该控制策略依据直流母线电压自动切换不同变流器工作状态，确保各工况下均有变流器控制直流电压稳定及系统源荷功率平衡。最后，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，结果表明所提出的直流微电网电压稳定控制策略可控制直流微电网稳定运行，各储能单元之间负荷功率可自适应动态分配，并减小了母线电压波动。     

用于电池储能系统并网的双向可拓展变流器及其分布式控制策略

随着储能系统规模的扩大,传统集中式变流器的结构已经无法满足其发展要求,分布式模块化的变流器结构及其控制系统成为发展趋势.提出了一种用于电池储能系统并网的双向可拓展变流器,给出它的2种拆解和拓展形式.在此基础上,分析了双向变流原理,与传统的电池储能变流原理不同,它完全通过控制电压源之间的幅值和相角差来改变功率的大小与流向,具有更好的静动态特性.针对传统集中式的控制方式,提出了双向可拓展变流器的分布式控制策略,将电网侧变流环节设计为被动功率控制,蓄电池侧变流环节设计为主动功率控制,避免了各控制器对功率调节的竞争,实现了电网侧和蓄电池侧变流环节控制系统的完全解耦,同时保证了变流器始终工作在单位功率因数的状态下.仿真与实验结果均与理论分析一致,变流器在稳态和暂态过程中都能正常工作,且达到了控制要求.     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

蜂巢状有源配电网中多端口能量枢纽控制策略

作为一种适应高比例分布式新能源接入的新型配电网架构,蜂巢状有源配电网利用多端口能量枢纽(multi-port energy hub,MEH)可实现多微电网/配网单元间功率的互联互济,如MEH中包含储能设备,可以进一步提升新能源利用率和电网可靠性。文中提出一种含储能的MEH及其分层协调控制策略。上层控制根据储能系统的荷电状态和配电网运行状态协调控制储能变流器与各并网端口变流器之间的功率分配,使得MEH在平抑新能源波动、配网故障恢复等运行模式下均能够对内部储能系统进行能量管理。下层控制通过将储能变流器有功功率的微分值反馈至储能系统控制环路进行补偿,提高储能变流器输入/输出有功功率响应速度。文中设计了MEH控制系统关键参数,利用MATLAB/Simulink对MEH在配电系统中的应用进行仿真。不同工况下的仿真对比验证了所提分层协调控制策略的有效性,证明该策略能够延长储能系统工作时间,提高储能系统有功功率变化率,减小直流母线的电压波动。     

公共阻抗突变及变流器本地负载接入下储能单元荷电状态均衡研究EI北大核心CSCD

孤岛直流微电网常配备储能系统以消除分布式能源随机出力和负荷波动带来的不平衡功率。在线路阻抗不匹配场景下,公共负载阻抗的突变以及储能变流器本地负载的接入都会影响储能单元暂态均流精度,进而降低荷电状态(state of charge,SOC)均衡水平。该文通过关联储能单元输出电流与荷电状态信息,根据系统运行状态自适应分配二者在下垂系数中的权重。基于上述策略,储能单元在稳态运行与暂态突变期间,其下垂系数分别跟随荷电状态差值及电流差值,从而迅速调节自身外特性阻抗,保证均流效果及荷电状态均衡。同时,采用电压恢复策略消除下垂控制带来的电压偏移。考虑到下垂控制对系统的稳定性有影响,文中给出系统控制结构图和用于分析系统稳定性的特征方程,结合劳斯稳定判据验证了系统的稳定性。最后通过Matlab/simulink仿真对比验证所提策略的正确性和有效性。     

链式储能变流器在电网不平衡时的控制研究

链式电池储能变流器接入不平衡电网时,为了控制网侧各相电流对称,变流器各相储能电池簇与电网交换的有功功率不相等,这会造成储能系统各相储能电池簇荷电状态不均衡.研究了链式储能变流器在电网电压不平衡时的控制策略和采用零序电压注入的各相电池簇荷电状态均衡控制方法.通过仿真验证了控制策略的有效性.     

电压质量调节器功率流协调控制策略

电压质量调节器(voltage quality conditioner,VQC)常规控制中,其串联变流器主要输出有功功率处理电压暂降问题,通常处于待机状态,未得到充分利用。文章针对所设计的VQC结构,提出基于有功环流的VQC功率流协调控制策略,利用串联变流器输出无功功率,分担并联变流器的无功补偿功能。通过分析系统中功率流和有功环流的变化,得到串并联变流器的无功分配策略、串联变流器的复合控制策略和储能单元的补偿策略,实现了VQC各单元的协调控制。仿真与实验结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

储能系统网侧变流器改进预测直接功率控制方法

网侧变流器是储能系统并网和实现能量双向流动的核心部件,现有的预测直接功率控制方法存在计算量大、寻优过程复杂的问题.提出了网侧变流器改进预测直接功率控制方法:根据网侧变流器微分方程离散化表达式,构建了功率状态量的预测模型;以追踪参考功率为目标,利用李雅普诺夫函数直接反推求得变流器参考输出电压矢量;通过判断输出电压矢量所在...     

一种改进下垂控制的直流微电网多储能运行方法

基于低速通讯网络，提出一种改进功率下垂控制的直流微电网多储能运行方法，实现了荷电状态（state of charge,SOC）均衡，各储能单元间功率的合理分配以及稳定母线电压等三方面的平衡控制。首先，考虑到直流微网中随着各部分系统状态的不同其运行也有所差异，根据储能单元以及负荷的状态，将系统的运行方式分为三种工作模式；其次，为了使得各储能单元的SOC达到均衡分配的目的，引入一种根据储能单元SOC的大小来修改下垂系数的改进功率下垂控制方法；通过增加电压偏移量，有效地减小了直流母线偏差。最后，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并在RTDS搭建实验平台，仿真及实验结果证明了所提控制策略的有效性和正确性。     

微网储能变流器平滑切换控制方法的研究

针对微电网储能变流器系统常规切换过程中存在合闸冲击电流、电压波动等问题,本文提出了一种基于相位同步的控制器状态跟随平滑切换控制策略,采用输出闭环跟踪的V/f控制和P/Q控制相互切换的方法。离网转并网时,将V/f控制器的输出状态跟随到P/Q控制器的输出;并网转离网时,将P/Q控制器输出状态跟随到V/f控制器的输出;在离网重新转并网时引入相位同步模块,使离网时的相位角与并网相位角同步。最后,基于Matlab建立储能变流器平滑切换仿真模型。仿真结果表明,该方法能够有效抑制微电网储能变流器平滑切换过程中电压波动并降低冲击电流。     

适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

模型预测控制(model predictive control,MPC)已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平储能变流器的每个开关周期内,其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半,该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此,提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下,采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量,充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性,分析结果表明,所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。     

平抑光伏功率波动的混合储能系统控制方法

光伏发电系统在并网出力时,混合储能系统的控制是平抑功率波动的关键技术。为实现系统稳定运行的同时优化储能器件的工作状态,提出了两种不同的控制方法。在分布式控制中,混储系统根据直流母线电压的变化量进行工作状态的切换,实现控制的自主协调;在集中式控制中,为混储系统制定了能量管理规则,功率协调单元按照平抑功率的分配策略对蓄电池和超级电容器的充放电进行优化控制。仿真结果表明,集中式控制的功率协调方法能够更好地发挥两种储能器件特性的优势,保证光伏系统可靠运行的同时,稳定直流母线电压。     

基于储能变流器的微电网稳定控制策略

微电网是一种将分布式电源、储能装置、变流器、负荷以及监控保护装置有机整合在一起的小型发、配、用电系统。微电网运行方式复杂,为维持微电网电压和频率的稳定,提出一种基于储能变流器的下垂控制与恒频恒压（V f）控制相结合的微电网稳定控制策略。微电网并网运行时,储能变流器采用下垂控制;微电网离网运行时,若电压和频率在设定的范围内,储能变流器仍然采用下垂控制,若超出设定范围,储能变流器采用V f控制。仿真结果表明,提出的控制策略在微电网并网运行、离网运行、以及并/离网切换过程中均能维持微电网电压和频率的稳定。     

高渗透率光伏配电网中电池储能系统综合运行控制策略

为解决配电网中高渗透率光伏及用电高峰负荷过重带来的电压越限问题,并在分时电价政策下通过低储高发获取经济收益以降低储能作为电压控制手段的成本,提出一种电池储能系统综合运行控制策略。该策略包括电压控制和套利运作两部分,其中电压控制部分以防止电压越限为目标,建立包括电池剩余寿命(TOU)、荷电状态(SOC)、电压灵敏度特性、电池动作费用等在内的评价矩阵,选择综合评价指标最大者进行控制,以提高电压控制效率;套利运作部分以保证电压安全为前提,结合用电峰谷电价,尽量减少电池动作对节点电压的影响,选择电压灵敏度因数及动作费用最小、电池状态最优者进行控制。该方法在实现削峰填谷,改善配网电压安全,提高储能安装用户收益的同时,兼顾电池储能系统的状态变化,实现了功率在各储能单元间的合理分配,提高了动作效率,均衡了各储能单元的使用率,延长了整个储能系统的使用寿命。最后通过算例分析验证了该控制方法的有效性。     

单级型三相储能变流器基本控制策略分析

储能变流器是微电网、不间断电源（UPS）等设备中储能控制的关键设备。针对储能变流器的不同控制目标,控制策略可分为高级控制策略和基本控制策略。高级控制策略实现具体应用领域的控制目标,基本控制策略是高级控制策略设计的基础,根据高级控制策略形成的指令,实现基本环路的控制功能。将基本控制策略划分为定直流电压、定直流电流、定交流电流、定交流电压四种控制模式,通过在同步旋转坐标系下建立的变流器数学模型,运用典型I型系统和II型系统PI调节器经典设计方法,对每一种控制器进行设计,得到设计参数并进行仿真。结果表明,提出的基本控制器设计思路和方法可用于指导变流器控制器设计。     

基于虚拟同步机的集中式储能变流器研制

虚拟同步机(VSG)技术是通过模拟同步发电机运行机理、有功调频及无功调压等特性,使电力电子变流器具有同步机组的运行外特性,在清洁能源并网对电网稳定性及自身适应性起到有益作用。基于此,在分析分散式与集中式VSG优缺点基础上,针对VSG算法、储能变流器多机并联谐振抑制、电池组荷电状态(SOC)均衡控制等关键技术进行研究,研制了一套5 MW集中式储能变流器系统,相关功能通过仿真及试验验证。     

独立微网中基于荷电状态均衡的改进型下垂控制策略

针对独立微电网中储能变流器控制策略进行研究。传统的下垂控制能够实现变流器的输出功率均分,但无法维持各储能单元荷电状态SOC(state of charge)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过引入SOC调节模块,使得能量从SOC较高的单元转移至SOC较低的单元,从而实现各单元的SOC均衡,同时保留了传统下垂控制的功率均分和无需互联线的优点。通过建立系统的双环控制模型,详细分析了SOC调节系数选择对系统性能的影响。最后搭建100 k VA微网实验平台,验证了所提控制策略的有效性。     

适用于模块化多电平储能变流器的分布式控制策略

分布式控制可以有效降低主控制单元的通信与运算压力,便于增强系统的扩展能力与热插拔能力。针对模块化多电平储能变流器(MM-ESC)控制系统计算量大、通信量大、整定复杂等不足,提出一种减少通信和运算的分布式控制系统架构以及适用于该控制系统的子模块荷电状态(SOC)下垂均衡控制策略。该分布式控制架构由一个中央控制单元与若干个子模块控制单元组成,中央控制单元进行交直流功率解耦控制;子模块控制单元根据本地子模块信息进行SOC下垂控制。通过分析子模块相间和相内功率差异化特性,分别设置下垂系数,从而实现子模块电池能量均衡。通过搭建五电平MMC储能变流器仿真系统以及实验平台对所述理论及控制方法进行验证,结果表明,与已有的控制系统相比,该控制架构中处理器计算量小、运行所需通信量小,同时可以满足系统运行要求。     

超导磁储能装置的功率控制

以电流源型和电压源型变流器作为研究对象,探讨了可对电流源型变流器和电压源型变流器交流侧电流的幅值和相位进行有效控制的SPWM开关策略。在此基础上,研究了能够按照系统要求对2种超导磁储能装置进行有功和无功功率调节的功率控制方法。仿真结果表明所研究的功率调节方法能够在四象限内进行超导磁储能装置输入输出有功和无功功率的快速解耦控制,仿真同时验证了所研究的功率控制策略的正确性和可行性。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。