无通信互联线储能系统的直流母线协调控制策略

针对无通信互联线的储能系统如何在不增加系统成本和复杂度的前提下维持直流母线功率平衡及电压稳定,提出了一种直流母线协调控制策略,DC/AC变流器采用定直流电压或定交流电压控制,两台DC/DC变换器采用包含电池充放电控制的改进型二阶直流电压偏差控制。通过对系统典型工况的分析,说明了系统中各个装置是如何协调工作的。搭建了微网实验平台对所提出的控制策略进行了实验验证,实验结果证明了该控制策略的有效性和实用性。     

多功能电动汽车模块化充放电系统控制研究

随着电动汽车动力电池需求日益扩大,其对电动汽车充电装置性能与功能的要求也随之提高,基于此,提出了一种多功能电动汽车模块化充放电系统。在此基础上,对由三相桥式AC/DC变换器和电磁隔离型双有源全桥DC/DC变换器构成的充放电模块的控制策略进行了研究。提出了可以提高充放电模块能量传输效率、功率密度等目标的两级变换器协调优化控制策略,分析得出了双移相控制下消除DC/DC变换器回流功率的条件,并通过仿真模拟动力电池的充放电过程验证了结论;在直流母线电压控制中引入充放电机负载的功率前馈补偿来提高动态和稳态性能,最后通过仿真模拟验证了控制策略的优越性。     

Bi-directional electric vehicle fast charging station with novel reactive power compensation for voltage regulation

Excessive carbon emissions from the current transportation sector has encouraged the growth of electric vehicles. Despite the environmental and economical benefits electric vehicles charging will introduce negative impacts on the existing network operation. This paper examines the voltage impact due to electric vehicle fast charging in low voltage distribution network during the peak load condition. Simulation results show that fast charging of only six electric vehicles have driven the network to go beyond the safe operational voltage level. Therefore, a bi-directional DC fast charging station with novel control topology is proposed to solve the voltage drop problem. The switching of power converter modules of DC fast charging station are controlled to fast charge the electric vehicles with new constant current/reduced constant current approach. The control topology maintains the DC-link voltage at 800 V and provides reactive power compensation to regulate the network bus voltage at the steady-state voltage or rated voltage (one per unit). The reactive power compensation is realized by simple direct-voltage control, which is capable of supplying sufficient reactive power to grid in situations where the electric vehicle is charging or electric vehicle is not receiving charges.     

基于分布式电源的直流配电网建模与仿真

与交流配电网相比较,直流配电网具有线路损耗小、电能质量好、可靠性高,以及适于各类分布式电源和直流负载接入等优点。首先对分布式电源和电动汽车充放电站接入直流配电网进行研究,接着提出了适用于分布式电源和电动汽车充放电站接入的直流配电网双层环状拓扑,最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对各种分布式电源和上述拓扑进行仿真建模。仿真结果说明：当分布式电源的发电量随着外界环境的改变而发生变化时,直流配电网中的直流电压和直流负载的功率不会随之大幅波动,同时直流配电网能和交流系统进行能量传递,并在一定条件下调节交流系统的潮流,充分证明提出的拓扑的可行性和有效性。     

基于PI调节器及V2G模块开发的双向能源充放电控制系统设计

传统双向能源充放电控制系统忽略了对电流内环和电压外环的控制,导致传统系统的应用效果不理想。为此,设计基于车联网的V2G模块开发及双向能源充放电控制系统。利用双向DC/DC控制电压升降,保持充放电情况下电流电压的恒定,利用电压电流双闭环的空间电压矢量,控制三相半桥电压型PWM整流器,通过PI调节器控制电流内环和电压外环,利用受控状态下的负载电流双向流动,实现双向DC/DC变换器的控制,最终实现能量的双向流动。试验结果表明：所设计的系统电池组电压、电流在0.1 s内即可趋于稳定,且三相交流侧的输出电压与单相交流侧电压分别在约0.02 s和0.12 s时达到稳定。电压相位与电流相位之间相差180°,电流波形良好,交流侧电流谐波得到有效抑制。     

A Multi-Functional Single-Stage Power Electronic Interface for Plug-In Electric Vehicles Application

This paper proposes a Zeta-derived non-isolated single-stage power electronic interface for on-board application of plug-in electric vehicles, which provides all modes (plug-in charging, propulsion, and regenerative braking) of vehicle operation. In addition, the proposed converter can charge the battery through universal input voltage range, i.e., 90–260 V due to buck/boost operations in plug-in charging mode. In propulsion and regenerative braking modes, the proposed converter operates as conventional boost and buck DC/DC converter, respectively. Compared to existing single-stage converters, the proposed converter has least components to those converters which have buck/boost operation in plug-in charging mode. A voltage/current stresses and loss analysis of the converter have been investigated for each mode of converter operation. Detailed simulation and experimental results are given to show the effectiveness of the proposed converter.     

多端交直流混合配电网的集中-分散控制策略

针对交直流混合配电网中系统优化调度与本地分散控制的协调问题，提出了一种集中-分散式控制架构，在集中控制层，以系统网损最低以及新能源最大水平消纳为优化目标，通过优化调度算法计算出系统中各可控单元的最优功率参考值，为本地分散控制层提供初始运行指令；在分散控制层，将直流母线电压分为正常状态、风险状态、越限状态，在正常状态和风险状态，各从换流站通过基于优化调度指令的下垂控制实现系统的平稳运行，在直流电压越限时，蓄电池作为后备单元进行充放电控制，实现直流电压的二次恢复。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明:正常运行时，该控制策略在各种工况下均能对系统功率进行灵活、高效的调节，主换流站退出运行时，通过蓄电池单元的充放电实现系统电压的二次恢复，提高了配电网的可靠性。     

永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器的研究

提出了一种新型永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器集成系统。该集成系统将永磁驱动的电机绕组和DC/AC逆变器重构成车载充电机实现电动汽车驱动-充电的集成,具有空间利用率高、充电快速和可靠性高等特点。分析了集成系统的结构和工作原理,推导了充电系统的三相DC/DC变换器数学模型。在此基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了驱动-充电集成系统仿真模型,对同步脉宽调制(PWM)控制和交错PWM控制策略进行仿真研究,分析对比了交流侧电压电流、直流侧电机绕组电感电流和直流侧电压波形。仿真结果表明,与交错PWM控制策略相比,同步PWM控制策略下该新型结构充电系统具有更好的运行性能。     

含电动汽车充放电站的直流配电网规划研究

分布式电源、直流负荷的大量增加以及电动汽车产业的快速发展,使得交流配电网未来发展面临巨大阻力,直流配电网优势日益凸显。文中介绍了考虑交通流量的电动汽车充放电站的模型,以线路扩展费用、分布式电源发电费用、电动汽车充放电站成本费用最小值为目标,建立了含电动汽车充放电站的直流配电网规划模型,采用混合编码方法,利用自适应遗传算法求解。通过不同情形下的算例计算分析,验证了文中规划模型的优越性及合理性。     

下垂式控制技术在微电网中的应用

储能变流器是微电网与蓄电池组之间的连接设备,功能为实现能量的双向交换。所研发储能变流器可以实现多组电池的独立控制、系统容量的灵活配置以及电池组的灵活投切,结构设计采用多级型拓扑,包含15个并联的半桥型非隔离双向DC/DC变换器,控制策略设计为并网变流器采用SVPWM控制技术,DC/DC变换器根据设计环境设计改进下垂控制策略。所设计大功率储能变流器产品已完成相关下垂控制充/放电和满功率并网试验,充/放电电流准确跟踪指令电流并网效率超过95%,验证了设计的合理性和有效性。     

电动汽车充放电站的短路故障分析与保护

电动汽车充放电站的功率在电力系统中占有的比重逐渐增大,其站内故障特性与保护控制策略对充放电站及其所在配电网的安全运行十分重要。针对典型直流充放电站,首先介绍了其拓扑结构及AC/DC换流器和DC/DC变换器的结构与控制策略。然后深入分析研究站内发生交流进线三相短路和直流极间短路故障时的动态过程,总结其故障特征并推导出故障电压电流的计算方法。同时在PSCAD/EMTDC中搭建相应仿真模型,验证了分析的正确性。最后对充放电站进行了保护配置分析。     

电动汽车充储放电站可逆充电机控制策略

为充分发挥电动汽车充储放电站与电网的能量双向流动特性,对站内可逆充电机进行建模,并提出相应的控制策略研究。可逆充电机由PWM整流器和双向DC/DC变换器构成,其中可逆PWM整流器采用前馈解耦的电压电流双闭环控制;为延长电池寿命,双向DC/DC变换器充电采用先电流再电压闭环的二阶段控制,而放电则采用电流闭环控制策略。通过可逆充电机建模以及充、放电过程的仿真表明,提出的控制策略能实现低谐波的能量双向流动,且具有抗负载波动的鲁棒性以及较高的电池充放电速度。     

基于虚拟惯性自适应算法的电动汽车控制策略

针对电动汽车双向DC/DC变换器,提出了一种虚拟惯性自适应控制策略。首先对电动汽车接入的交直流混合微电网的换流器采用虚拟同步发电机技术进行控制,以此提高微电网的频率稳定性。然后,对电动汽车双向DC/DC变换器采取虚拟惯性自适应控制,使其能够为直流网络的电压提供惯性支持,又可以在负荷出现波动时抑制直流电压变化过快,负荷波动消失时使电压迅速恢复至额定值。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建含电动汽车的交直流混合微电网模型并进行测试。测试结果验证了所提控制算法的正确性与有效性。     

双有源桥直流储能系统软开关优化控制

传统直流储能系统中电容器荷电状态(state of charge, SOC)的变化会导致直流变换器两端电压不匹配,使得功率器件无法处在软开关状态,从而增加了开关损耗。通过分析软开关控制与电容器SOC之间的关系,本文提出一种双有源桥(dual active bridge, DAB)直流储能系统软开关优化控制,实现储能系统在充放电过程中,各功率器件始终处在软开关状态,维持直流母线电压稳定,降低功率损耗。该方法将储能电容SOC变化引入DAB移相控制,确定SOC与移相角的定量关系,使直流变换器功率器件满足软开关条件。根据直流母线电压及储能系统充放电特性,设计恒压、恒流充电和恒压、恒功率放电控制方法。仿真与实验结果验证了所设计软开关优化控制方法的有效性。     

级联H桥型变流器直流电压均衡控制

在分析变流器直流电容充放电状态和功率器件开关状态之间关系的基础上,提出了一种改进的适用于整流、无功补偿、谐波电流抑制等场合的级联H桥型变流器直流电压均衡控制方法。根据变流器交流侧能量传递方向合理地选择开关函数,调整变流器各个直流电容充放电状态,实现直流电压的均衡控制。调节均衡控制周期,可以改变直流电压均衡速率,调整均衡算法对开关频率的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明了所提直流电压均衡控制方法的有效性。     

应用于电动汽车充电的变频-移相控制方法LLC谐振变换器

LLC谐振变换器有着宽输入范围,良好的软开关特性以及在谐振点降压和谐振点两侧升降压的特性,广泛应用于电动汽车,新能源以及航天系统中。本文研究了LLC 谐振变换器在电动汽车充电领域内的应用,根据电动汽车充电时的输入电压不同及充电所需电压不同,LLC谐振变换器可以在谐振点两侧及谐振点分别使用变频-移相的方式进行调节使其满足充电条件,通过对LLC谐振变换器的拓扑分析,采用了合适的调制策略和控制策略,最终使用变频+移相的控制方式让LLC变换器始终运行在电动汽车充电需求范围内,并实现了升降压以及软开关功能。最后通过Matlab/Simulink进行仿真以及实验,验证了本文研究内容的可行性。     

储能双向DC/DC变换器自适应充放电无缝切换策略

以提高直流微电网内储能单元的动态性能与抗干扰能力为目的,提出了一种针对双向DC/DC变换器的充放电无缝切换控制策略。该策略根据直流母线电压高低进行储能单元自适应充放电切换,进而保持母线电压稳定。在此基础上,考虑到双向DC/DC变换器的非线性特征,引入了可通过fal函数在线调节误差反馈系数的非线性无缝电流环,实现了储能双向DC/DC变换器的充放电无缝切换,提高了控制策略的动态性能与鲁棒性。最后通过仿真与实验：在母线电压跌落、陡升与系统参数变化等工况下,该策略均可实现储能单元的充放电无缝切换,维持母线电压稳定。     

一种基于有界不确定性和扰动估计器的大功率充电桩控制策略

大功率充电桩接入电网是实现多电压等级电动汽车充放电的关键设备,但因电动汽车的即插即用需求和充电功率冲击特性,大功率充电桩接入将对电网运行稳定性带来挑战。提出基于不确定性和扰动估计器（uncertainty and disturbance estimator, UDE）的大功率充电桩控制策略。首先,在大功率充电桩双主动全桥换流器（dual active bridge, DAB）模块采用虚拟直流电机控制策略,实现对直流电压的基本控制。然后,考虑电动汽车投切对电网稳定运行的影响,基于LC滤波器建立UDE补偿控制环节,对滤波单元动态误差进行反馈,将其输出量作为补偿分量,实现对直流母线电压的补偿控制,从而有效提升直流电压稳定性。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建充电桩系统仿真模型,其仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

满足电动汽车充电需求的台区柔性资源分布式协调控制

随着电动汽车行业的快速发展,交直流混合微电网经济稳定运行成为重要研究目标,需研究满足孤岛运行的电动汽车充电需求控制技术.围绕多辆电动汽车的充电需求问题,文中提出了一种基于需求的台区柔性资源分布式协调策略(DDRCS),基于电压下垂控制结构提出了一种改进的互联变换器(IC),根据分散和分布工作方式提出一种协调控制的电动汽车存储控制器,建立了基于区域电动汽车充电需求的交直流混合微电网模型,测试了两种控制器在可变光伏、商业负荷和各种故障下的性能.算例表明所提出的分布式控制器在时间延迟和故障条件优于已有分布式控制器,可提高发电可变情况下的交直流混合微电网安全经济运行能力,同时可满足多辆电动汽车充电需求.     

光伏直流升压场站并网整体协同低电压穿越控制策略

光伏直流升压汇集场站中,光伏列阵经DC/DC升压后汇集,再由DC/AC换流站逆变后接入交流电网。对于多个光伏直流升压场站并网系统,并网DC/AC换流站输出无功电流大小受自身容量与端口电压跌落程度影响,在协调机制不明确情况下,无功整定困难,靠近故障的场站存在脱网风险。为此,在分析各DC/AC换流站无功出力对端口电压影响的基础上,提出了光伏直流升压场站并网系统整体协同低电压穿越控制策略。进入低穿后,DC/AC换流站检测本地端口电压,立即向电网注入无功进行支撑;总控站利用通信获知各换流站的端口电压,进而协调各换流站的无功电流输出额度。同时,在分工况细化协调机制的基础上,对DC/AC换流站无功电流输出进行通用化整定。仿真结果表明,所提控制策略在交流电网发生故障时,能有效协调各DC/AC换流站进行无功补偿,提高系统整体低电压穿越能力。