建筑低压直流配电的关键技术研究

介绍了近年国内外建筑低压直流配电研究成果和应用实践,从电压等级和电能质量、综合保护、系统控制、系统鲁棒性的角度深入分析了其在工程实践中的要点及技术选择,将为我国直流建筑业技术的未来发展和研究提供技术支撑.     

直流微电网低电压穿越控制仿真研究

为提高直流微电网低电压穿越能力和稳定性,提出正负序分离的直流微电网低电压穿越控制策略。通过变换器整体数学模型,将电网电压和并网电流进行正负序分离,依据电压跌落程度设置有功和无功电流设置。建立基于PSIM仿真模型针对该低电压穿越控制策略进行仿真分析,实验结果表明,当网侧发生单相和两相不对称电压跌落时,采用该策略系统可继续保持在并网运行状态,系统有功输出减少到1.8kW,无功功率的输出增加到0.8kVar附近,有利于电网电压的恢复,实现低电压穿越。     

基于可持续建筑与插电式混合电动汽车的直流微电网研究

为提高可持续建筑的供电可靠性,结合电动汽车可作为分布式储能单元的特性,提出了基于可持续建筑与插电式混合电动汽车的直流微电网系统。根据光伏发电及电动汽车充电的实际运行,将系统分为日间孤岛、日间并网及夜间并网3种模式,提出了各个模块在不同模式下的运行方式和控制策略。实现了电动汽车的有序充电,达到了削峰填谷的目的,改善了微电网的供电质量,提高了供电系统的经济性。仿真结果验证了系统及控制方法的有效性。     

直流微电网在配电系统中的研究现状与前景

简要介绍了直流微电网的特点,总结了国内外微电网的研究现状。对目前分布式电源建模分析较多地考虑自身特性,而未能从直流微电网角度考虑其与配电系统的相互影响;孤岛划分策略以及负荷建模的研究无法适用于直流微电网的特性和运行机理等现有研究工作的局限性进行了概括。在此基础上,提出含直流微电网的新型配电系统研究中亟需研究的几个问题。最后,结合中国的电力发展现状,对直流微电网在中国的发展潜力进行了探讨。     

基于超级电容器的混合储能在直流微电网中的应用

针对直流微电网中对母线电压稳定性的要求及蓄电池的性能缺陷,采用超级电容器与蓄电池有机结合的混合储能系统;分析了混合储能系统的结构,改善储能系统的性能,提高其响应速度及抗冲击能力;设计了混合储能系统的输出特性,使其在孤岛状态能有效的控制母线电压,最后在matlab/simulink中搭建了系统的仿真模型,对微电网并网转孤岛运行进行分析,仿真结果表明了混合储能系统的有效性。     

直流微电网能量管理综述

随着微电网技术的不断发展,不少技术难题逐渐出现,例如微电网的规划设计、微电网的保护与控制、微电网的能量管理、微电网的仿真分析等。这些技术难题也是微电网领域的研究热点。相较于交流微电网,直流微电网更具有优势。通过总结直流微电网能量管理的研究现状,分析直流微电网中不同的能量管理策略,并比较不同策略间的优缺点,最后总结为该领域的进一步研究和发展提供参考。     

超级电容器储能系统在微电网中的应用

在微电网与大电网相互补充、共同发展的趋势下,电压暂降、瞬时停电等电能质量问题对于只含有若干发电机的微电网来说显得非常严重,因此储能系统在微电网中的应用是非常必要的。比较当前各种储能技术,超级电容器储能系统(SCES)具有快速反应、高功率输出、高效率等优点。分析了SCES的基本原理,建立了SCES模型,并在PSCAD仿真软件中搭建了适于分析的微电网模型,针对不同情况进行了详细的仿真试验。仿真结果表明,SCES不仅可以补偿电压暂降,也可以应对冲击负荷与瞬时停电,有效解决微电网的电能质量问题。     

多端直流微电网硬件在环系统设计与实现

为了满足含多种分布式电源直流微电网运行和控制策略的测试需求,研究了一种针对直流微电网的多层次、多时间尺度硬件在环仿真(HILS)系统。所设计方案中,直流微电网的一次调压、二次调压和优化运行控制算法分别在不同的实时仿真机和控制器中实现,且兼顾了本地重点单元控制算法的验证。最后,搭建了由控制器DSP,RT-LAB实时仿真机、cRIO实时处理器及上位机等组成的HILS测试平台,并通过算例验证了HILS系统平台的灵活性和可靠性。     

电池储能系统在改善微电网电能质量中的应用

微电网中的电池储能系统不但可以用于维持微电网的功率平衡,还可用于治理微电网中非线性负荷注入的谐波电流和配电网侧渗透的谐波电压。为充分利用电池储能系统的冗余容量和改善微电网的电能质量,本文提出了电池储能系统的一种多功能控制策略。首先,介绍了主电路的基本结构和各子系统控制指令信号的生成,其次,利用Matlab/Simulink软件搭建了一个由两种微电源、两类负荷和两条支路构成的简单微电网模型,最后在微电网模型中对该多功能控制策略进行了仿真研究。仿真结果表明,在这种控制策略下电池储能系统既可以有效地维持微电网的功率平衡,又能很好地改善微电网的电能质量。     

双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。     

超级电容器储能系统在两端供电直流微网中的电压控制方法研究

为了更充分地利用分布式电源的发电出力,最大限度发挥超级电容器的技术经济性,提出了两端供电的干线式直流微网结构,指出超级电容器储能系统在直流微网的优势与作用,并根据超级电容器储能系统配置地点来选择控制方法,电源端配置采用电压分段控制,负荷端配置采用恒压控制。在Matlab/Simulink平台上搭建包含超级电容器储能系统的直流微网模型,分析超级电容器储能系统配置位置对直流微网电能质量的影响。仿真结果表明超级电容器储能系统能有效地抑制负荷波动或光照变化引起的电压大幅变化。     

交直流混合微电网直流母线电压稳定控制技术

交直流混合微电网的直流母线电压的稳定控制对整个交直流混合微电网系统十分重要。针对交直流混合微电网中直流母线电压控制方式,提出一种实用、高效的交直流混合微电网直流母线电压自主偏差控制方法。在并网模式下,采用具有空闲模式下的直流母线电压下垂稳定控制方法,通过AC/DC变换器实现直流母线电压的稳定控制,避免了AC/DC变换器的频繁充放电操作;离网模式下,直流母线电压的稳定控制由接储能侧的DC/DC变换器控制。为了保证系统离网模式下可靠运行,直流母线侧可以接多路DC/DC储能类蓄电池,通过自主稳定控制既提高了分布式能源的利用率,又提高了空闲模式下电力电子设备的使用寿命。经试验验证,该方法具有很好的控制效果,为交直流混合微电网的发展提供了技术基础支撑。     

直流供电在智能建筑中的应用

介绍了直流供电的特点和优势,分析了国内外建筑直流供电的研究现状。阐述了直流建筑的供电架构和关键技术,并展望建筑直流供电技术的发展前景。与传统的交流供电架构相比,直流供电架构具有传输效率高、电能损耗小、线路造价低、供电可靠强等优势,在建筑供电中具有广泛的应用前景。     

交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略

针对光伏电源和储能装置主要配置在直流网,交流网在离网时需克服光伏电源出力波动的问题,提出一种微电网离网模式下的光伏逆变器并联控制策略:直流网侧逆变器为主逆变器,采用恒定电压幅值以及 P-f 下垂法为交流网提供全部无功及部分有功功率;少数较小容量的光伏逆变器为从逆变器,从逆变器不提供无功,采用自适应下垂系数法输出与实时最大功率匹配的有功功率,既维持交流网电压稳定,又充分利用光伏发电.基于 MATLAB 的系统模型仿真证明了该方法的正确性与可行性.     

（17期已排）交直流混合微电网系统建模及协调控制研究

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷监控和保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。交直流混合微电网是分布式电源、配网以及负荷在种类多样化和低成本化发展进程中较为理想的产物。文章针对未来交直流互联的混合配网中高密度分布式电源、负荷接入和管控的应用场合,提出了一种新型的互为支撑的交直流混合微电网拓扑结构,建立了相应的仿真模型,并进行了交直流混合微电网的系统稳定性分析。仿真结果进一步验证了文中所建交直流混合微电网模型的正确性和所提交直流混合微电网及其方案的可行性。     

楼宇直流微网用直流母线功率分级控制的新型多输入直流变换器研究

针对传统多输入变换器存在的输入/输出电压反极性、分布式能源汇集结构复杂等问题,提出一种新型多输入直流Buck-Boost变换器,有效实现楼宇直流微网中的风光混合供电,且将蓄电池直接嵌入变换器中,减小体积和降低成本。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升/降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电、蓄电池能根据负载功率变化吸收或释放功率等优点。以三输入为例分析了变换器的工作模式、推导其输入输出特性、提出基于直流母线功率的分级控制实现能量管理。通过Matlab/Simulink平台的仿真实验验证了该变换器的可行性和控制策略的有效性。     

变电站站用电系统中的微电网应用

针对目前微电网容量配置存在的问题,提出一种新的微网容量配置多目标优化方法,对微电网规划中的分布式电源容量和储能系统容量进行联合求解,同时进行优化配置。以1 000 kV变电站站用电系统为例,运用微电网规划设计软件DGPO分别对以光储微网系统、风储微网系统、风光储微网系统等3种系统作为变电站站用电系统的补充电源方案进行设计,推荐采用一种并网/离网运行的光储微网系统作为变电站站用电系统的补充电源。     

交直流微电网电能变换与控制专辑 特邀主编述评

微电网是分布式新能源发电灵活有效接入和提高电网供电可靠性的重要方式,不仅可消纳高渗透率的新能源发电,提高能源利用效率,还可改善电力品质,增强电力系统的稳定性。近年来,交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网的相关基础理论和关键技术发展迅猛,日益成为电力电子学科的研究热点之一。为了集中展现微电网系统架构、稳定性与优化运行、变换器拓扑与控制、电能质量与能量管理等方面的最新研究成果和进展,《电源学报》特别推出“交直流微电网电能变换与控制”专辑。