基于储能的多端口电源系统能量管理与控制策略

基于储能的多端口电源系统主要包括燃料电池、超级电容器储能和两组DC/DC变换器单元,根据系统需求设计了各组成部分的结构功能,分析了系统能量管理方案和储能单元的配置策略。燃料电池单元配备单向DC/DC变换器,采用电压电流双闭环控制为负载和超级电容储能单元提供能量;负载动态变化时,通过储能单元及其双向DC/DC变换器,采用滑模控制和分段PI控制相结合的策略,实现能量的快速传递控制,提高系统的输出稳定性。建立系统仿真模型进行分析,验证了多端口电源系统控制策略的有效性。     

基于超级电容器储能系统的动态电压调节器

设计了一种基于超级电容器储能系统的动态电压调节器,该调节器以超级电容器为直流侧储能单元,采用双向电压型DC/AC变换器进行解耦和前馈补偿控制,采用半桥式电压型双向DC/DC变换器进行双闭环反馈控制。仿真结果验证了该调节器拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

带超级电容储能的双向DC/DC变换器实验平台

为便于学生学习和分析《电力电子技术》课程中的DC/DC变换技术,加强实践能力培养,注入科研思想,搭建了基于储能的双向DC/DC变换器实验平台。储能单元由超级电容器模组构成,双向DC/DC变换器融合Buck降压电路和Boost升压电路。仿真系统由PSIM软件搭建而成,实验平台通过数字信号处理器DSP28335构成的控制器完成电量采样、数据处理、脉冲输出等工作。仿真和实验平台的搭建与分析,实现了系统能量的双向传递和稳定输出,直观地展示了系统的工作过程和控制目标。通过一系列的训练,该平台能够有效提升学生的应用实践能力、创新实践能力和科研分析能力。     

基于混合储能的新型双向DC/DC变换器控制研究

基于超级电容与蓄电池混合储能系统越来越多地应用于电动汽车领域,作为其中的能量控制元件——双向DC/DC变换器的研究也越来越受到重视。不同的双向DC/DC变换器影响系统的成本、效率和性能。选择一种新型非隔离型双向DC/DC变换器,其具有电压增益高、开关器件应力低及电流纹波小等特点,能够有效减小开关器件的损耗,提高系统能量传输效率。推导出相应模式下的控制器模型,并采用电压外环、双电流内环的控制策略,控制能量的双向流动。最后进行理论仿真以及实验验证,结果表明理论分析的正确性。     

基于双向DC/AC变换器的混合储能系统动态控制策略

针对风电和光伏并网发电系统的功率波动问题,研究了一种基于双向DC/AC变换器的混合储能系统的动态控制策略。对含有超级电容器与蓄电池组的混合储能系统,通过双闭环控制器对变换器内部的电压电流进行控制,把波动变化较快的电流分量分配给超级电容器,由蓄电池来响应波动变化较慢的电流分量。同时,控制系统将超级电容器的电压稳定在预设范围内。基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)对蓄电池的荷电状态(State of Charge, SOC)进行控制,使其SOC值稳定在安全范围内并延长了蓄电池的使用寿命。通过仿真实验,验证了控制方法的有效性。     

高效双向DC/DC变换器

通过分析DC/DC变换器的工作方式,总结出一种应用于串联超级电容器组单体电压动态均衡电路的变换器——高效双向推挽DC/DC变换器,并选择了合适的控制芯片和驱动方式。该方案具有电路拓扑简洁、双向功率流动、控制简单、变换效率高、可靠性高等优点。     

一种三端口高增益DC/DC变换器

针对含储能单元的新能源发电系统中,单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器之间能量转换次数多,结构复杂等问题,提出了一种三端口高增益DC/DC变换器,该变换器集成了一个单向供电端口、一个双向储能端口以及一个负载端口,可实现任意两电气端口之间的一次电能变换,其具有输入输出高电压增益、开关器件电压应力低等优点。最后搭建了一台额定功率为320 W的实验样机,验证了理论分析的可行性。     

基于风光互补微电网的复合储能控制策略

针对风光互补发电系统并网功率波动问题,在考虑平抑功率波动对储能性能需求的基础上,将蓄电池和超级电容器组成复合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)应用到风光互补微电网中,并提出了复合储能的能量管理和控制策略。能量管理方面,遵循超级电容器优先工作原则,通过判断超级电容器端电压大小来决定复合储能的工作方式;超级电容器用来平抑风光发电并网波动功率的高频部分,蓄电池平抑低频部分,进而减少蓄电池的充放电次数,延长其使用寿命;控制策略方面,蓄电池的双向DC/DC变换器采用恒功率控制,超级电容器的双向DC/DC变换器采用恒母线电压控制,保证了直流母线电压的稳定,实现了复合储能的双向充放电控制。最后,利用PSCAD软件搭建了含复合储能的风光互补微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。     

微网储能系统的模糊控制策略研究

介绍了一种以蓄电池和超级电容作为储能装置的微网储能系统模糊控制策略。为了保证系统的稳定性,微网电压必须在突加负载作用下保持在一定的数值范围内。为了满足该要求,提出了基于并联双向DC/DC变换器的主电路结构。该电路在直流母线侧并联连接2个双向DC/DC变换器,且使用模糊控制策略对其进行控制。仿真结果表明,该主电路结构及控制策略能够有效地解决微网电压的稳定问题。     

基于超级电容储能系统的动态电压恢复器研究

在建立基于等效电路的超级电容器储能（SCES）系统的数学模型基础上,设计了一种超级电容器储能的动态电压恢复器（DVR）。该DVR以超级电容器为直流侧储能单元,采用非隔离型Buck-Boost双向DC／DC变换器进行双闭环功率前馈控制,采用双向电压源型DC／AC变换器进行解耦和前馈补偿控制。根据SCES的特性,确定了系统的基本运行原理,即当电源电压暂降时,通过调节DVR输出的有功功率和无功功率来维持负载电压幅值和相位的稳定。仿真实验结果验证了该DVR拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

基于双向DC/DC的开关磁阻风电系统能量控制

提出一种新型基于双向DC/DC和直流母线结构的开关磁阻风力发电系统,其拓扑结构及控制简单,同时避免了交流系统的稳定性问题,减轻储能装置的负担,提高能源利用率;采用基于蓄电池电压分段的能量管理控制策略,通过双向DC/DC变换器和开关磁阻发电机控制器的协调控制,以保证供电质量和可靠性;对基于双向DC/DC和直流母线结构的开关磁阻风力发电系统进行仿真研究,仿真结果验证了提出的能量管理控制策略的有效性,具有一定的工程应用价值。     

基于超级电容储能型MMC的控制策略

新能源并网以及冲击性负荷接入易引发电网功率波动,会对邻近发电机组及电力系统的安全稳定构成威胁,为此提出一种基于超级电容器储能型模块化多电平变换器（modular multilevel converter, MMC）的分布式储能系统,利用双向DC/DC变换器控制储能系统的充放电过程,并给出相应参数设计原则。采用了基于双闭环PI调节和移相PWM调制技术的控制策略,控制超级电容能量均衡和MMC级联子模块电容电压稳定,引入能量管理机制控制MMC和DC/DC变换器的协同运行,实现了对中、高压系统中冲击性有功变化率的实时补偿。搭建了Matlab/Simulink模型,仿真结果验证了该装置及控制策略的有效性。     

基于超级电容储能型MMC的控制策略

新能源并网以及冲击性负荷接入易引发电网功率波动,会对邻近发电机组及电力系统的安全稳定构成威胁,为此提出一种基于超级电容器储能型模块化多电平变换器（modular multilevel converter, MMC）的分布式储能系统,利用双向DC/DC变换器控制储能系统的充放电过程,并给出相应参数设计原则。采用了基于双闭环PI调节和移相PWM调制技术的控制策略,控制超级电容能量均衡和MMC级联子模块电容电压稳定,引入能量管理机制控制MMC和DC/DC变换器的协同运行,实现了对中、高压系统中冲击性有功变化率的实时补偿。搭建了Matlab/Simulink模型,仿真结果验证了该装置及控制策略的有效性。     

基于双并联Boost-Buck电路的光伏发电系统电压稳定控制

针对目前光伏发电系统电压稳定性较差的问题,以超级电容器作为储能元件,设计了双并联双向Boost-Buck电路以提高光伏发电系统的电压稳定性.当光伏电池阵列输出电压低于额定值时,超级电容器储能单元释放能量传输给直流母线以提高直流母线电压;当光伏电池阵列输出电压高于额定值时,将直流母线多余的电能向超级电容器端传输.建立了Boost-Buck电路的状态空间方程,对光伏电池阵列输出电压的不同运行状态,设计了双并联双向Boost-Buck电路的PI闭环控制策略.仿真结果表明,当光伏电池阵列输出电压不稳定时,通过控制能量在超级电容器储能系统与光伏发电系统直流母线之间的相互传递,光伏电池阵列输出电压的稳定性可以得到有效控制.     

双向DC/DC变换器Boost模式下的建模及控制

非隔离式的交错并联双向DC/DC变换器在混合直流供电系统有着广泛的应用,采用两路交错并联的拓扑结构可以有效减小DC/DC变换器的输出电压和电流纹波。为了提高双向DC/DC变换器的动态性能和过载保护性能,本文基于超级电容的备用电源储能系统,以两路交错并联Buck/Boost变换器在Boost模式下的各个模态作为模型进行分析,详细介绍了各个模态的工作过程;在导出其原始大信号模型的基础上,采用小信号线性化的方法进一步推导出其交流小信号状态方程及其等效电路模型,并得到了传递函数。以此为依据设计优化控制器的补偿网络,提高了系统的稳定性和瞬态响应速度,最后进行实验验证,结果表明,双闭环的控制策略实现了恒压限流且可以快速响应,满足实际工程的应用需要。     

双向DC/DC变换器阻抗特性及稳定性研究

将直流微电网中储能接口变换器双向DC/DC的输出阻抗作为研究对象,建立了连续导电模式(CCM)下双向DC/DC变换器的小信号模型,推导了双向DC/DC变换器电压下垂控制工作方式下的闭环输出阻抗,并分析了下垂系数对闭环输出阻抗的影响。最后依据阻抗比判据,研究了线路中不同的负载侧阻抗对储能单元稳定性的影响,总结出规律性结论。仿真和实验结果验证了上述理论分析的正确性。     

基于分裂电容的超级电容器储能系统研究

针对超级电容器在电力系统的应用,综合分析储能控制器的典型拓扑结构及其特点,采用双向DC/DC变换器作为超级电容器组的升压稳压环节,以解决超级电容器端电压随储能状态大范围变化的问题,提高其的容量利用率;并将两组双向DC/DC变换器串联,以控制逆变环节直流母线的分裂电容电压.同时,引入带重复控制的双闭环控制方法,以提高超级...     

基于超级电容器储能的微网统一电能质量调节器

提出了一种新型的由超级电容器储能模块、光伏阵列、升降压DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、并联逆变器和能量管理系统组成的微网统一电能质量调节器,分析了主电路的基本结构,提出了调节器在并网状态下针对不同电能质量问题控制指令的生成,以及超级电容器和逆变器的连接模块、光伏电池对超级电容器充电模块的设计。仿真结果表明,所提出的统一电能质量调节器可以充分利用光伏电池发出的多余能量,通过超级电容器的快速响应能力,对微网中的多种电能质量问题进行有效治理。     

基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究

双向DC/DC变流器为电力储能系统中重要组成部分,针对超级电容储能组串电压范围宽的特性,采用三重化双向DC/DC变流器。建立了状态空间平均法的双向DC/DC变流器的数学模型和超级电容成组等效模型,提出了三重化双向DC/DC变流器针对超级电容充放电工况下的双闭环控制策略,建立了基于超级电容的三重化双向DC/DC变流器仿真模型。仿真结果表明,相较于传统非隔离半桥型双向DC/DC变流器,三重化双向DC/DC变流器可以有效减小各相电感电流,降低开关元件的电流应力需求,提高了变流器的功率等级,所采用的控制策略能够有效控制超级电容充、放电,较好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。