多储能独立直流微电网自适应分级协调控制

针对孤立直流微电网多储能单元之间荷电状态均衡问题,提出一种自适应分级协调控制策略。通过功率分配级控制,使得各储能单元之间功率按照各自荷电状态(state of charge,SOC)进行分配,并根据本地储能单元的功率变化确定储能系统的主导储能单元。进而通过功率平衡级控制,即采用模糊控制算法调节下垂控制的虚拟电阻,使得各个储能单元在与主导储能单元功率达到平衡的同时SOC也达到均衡,从而避免部分储能设备因过度放电或深度充电退出工作,并且储能单元之间的协调控制无需通信。最后利用RTDS进行实验分析,验证所提控制策略不仅能使多储能之间快速达到荷电平衡状态,并且有效的减小母线电压偏差。     

基于多组储能动态调节的独立直流微电网协调控制

针对独立运行的直流微电网,提出基于多组储能系统动态调节的协调控制策略。孤岛运行模式下,分布式电源采用最大功率点跟踪(MPPT)控制,并选择配置多组储能来维持母线电压稳定。通过设计带有电压前馈补偿的模糊下垂控制动态调整负荷功率分配,实现不同储能单元荷电状态(SOC)的快速均衡,保证多组储能单元之间的协调运行,并可减小母线电压波动。当储能系统因满充等原因退出运行后,分布式电源由MPPT控制切换为下垂控制,并根据自身的最大功率自动调整负荷功率分配,确保重要负荷正常供电和微电网的安全运行。同时,在分布式电源下垂控制器的功率环节增加前馈补偿控制,减小该模式下母线电压波动。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提的控制策略可有效减小电压波动并能实现独立直流微电网稳定运行。     

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。     

计及储能调节特性的直流微电网优化调度研究

具有分布式电源及储能系统的独立直流微电网在提高供电可靠性方面发挥着重要的作用。探讨了不同运行模式下的直流微电网的能源调度优化问题,包括柴油发电机、燃料电池、微型燃气轮机以及光伏、风电等典型的分布式电源以及电力负荷需求。根据系统模型的运行和维护成本、燃料成本、能源的污染物排放成本以及储能运行成本,以系统总运行成本最小为目标建立了优化调度模型。采用一种基于天牛群搜索算法的改进智能算法对模型进行求解。通过对含储能设备和不含储能设备两种工作环境进行优化测试,验证了储能的调节特性对于优化微电网运行以及减小成本方面的重要意义,同时也证明了所提出调度模型的有效性和优越性。     

微电网中的储能系统设计

微电网中的储能系统是提高系统稳定性、补充因风电、光伏等供电缺失部分、很好地跟踪负荷变化、提高电能质量的重要组成部分。设计了微电网中蓄电池储能系统,包括双向DC-DC变换器、双向DC-AC变换器及控制器,通过仿真分析可知,所设计的储能系统具有较好的充放电性能,基本实现了微电网对储能环节的要求,能够保证在分布式电源发生波动等输出功率不稳定时用户端的电能质量较好。     

直流微电网基于自适应下垂系数算法的多储能SOC均衡控制策略

本文针对独立运行直流微电网中多组储能单元之间荷电状态（SOC）的均衡问题,提出基于自适应下垂系数算法的多储能荷电状态均衡控制策略。自适应下垂系数算法根据锂电池SOC偏差动态调节下垂系数;当SOC偏差较大时,调整下垂系数使放（充）电时SOC较高（低）的锂电池最大功率放（充）电,同时控制另一组锂电池补足剩余功率,加快均衡速度;SOC偏差较小时,在考虑不同线路阻抗和实际容量的基础上优化下垂系数,实现SOC均衡控制。采用母线电压自动恢复控制实现母线电压的无差控制,控制母线电压稳定,提高供电质量。最后,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提控制策略可以实现多储能单元荷电状态快速均衡,并维持母线电压稳定。     

基于模糊逻辑算法的直流微电网复合储能系统功率自适应分配策略

由于运行效率高、可靠性强等特点,直流微电网受到了广泛关注。为了保障直流微电网内部的功率平衡,配置复合储能系统是一种重要技术手段,可以发挥不同类型储能的互补优势,平抑新能源出力引起的功率波动。然而,传统的下垂控制只能实现不平衡功率按照下垂系数恒定比例分配,难以将不平衡功率按照频率特性分配给不同类型的储能系统。阻容下垂控制能够实现不平衡功率按照频率特性分配,然而其分配特性受系统线路阻抗影响较大。该文在阻容下垂控制的基础上,采用模糊逻辑算法构建了自适应下垂控制器,以消除线路电阻带来的不良影响,实现直流微电网中不平衡功率在复合储能中的合理分配。PSCAD/EMTDC平台仿真结果表明,所提的自适应阻容下垂控制能在多种工况下实现不平衡功率的分配,且具有良好的适应性和可扩展性。     

基于混合储能的直流微电网协同能量管理策略

根据直流微电网的结构以及运行特点,分析了直流微电网中分布式发电单元和混合储能单元的控制策略。针对直流微电网中由于分布式发电单元输出功率的不稳定以及负载突变造成的直流母线电压波动问题,提出了一种基于直流微电源模块和混合储能模块的协同能量管理策略。该控制策略以直流母线电压为信号对混合储能模块的充放电模式进行控制。同时也搭建了含光伏微源单元和混合储能单元的仿真模型,通过MATLAB/Simulik仿真软件对混合储能的能流切换模式进行仿真,结果表明该策略在负荷波动或者光伏单元输出功率不稳定情况下直流母线电压的相对稳定性,验证了该策略的正确性和可行性。     

直流微电网自适应滑模控制策略

为提高微电网的稳定性,提出一种集自适应观测技术、滑模控制方法、定频PWM技术于一体的新型定频PWM自适应滑模控制策略,可在不需要增加额外传感器/硬件电路的情况下实现对状态变量的快速跟踪和调节,便于直流微电网内微电源和负荷的扩展与即插即用,且简化了滤波器的设计难度。同时,采用非线性复合控制方法在恒功率负载突变的情况下实现对母线电压和系统稳定控制的目标。初始状态的合理选择、变切换面的设计,使得状态变量全程处于滑动模态,并且抖振现象得以减轻。在包含光伏电源、燃料电池、蓄电池、双向Buck/Boost变换器、恒功率负载与阻性负载的直流微电网仿真环境中,验证了所提控制方法的有效性。     

面向微电网的新型储能系统设计

储能系统可以保证直流母线电压的稳定,是各类交、直流微电网系统安全、可靠运行的保证。设计的储能系统主体部分采用新型双向直流变换器,以TMS320F2812为主控核心输出PWM波,并通过驱动电路控制功率开关器件的导通及关断。同时将直流检测电路采集的电压和电流信号送还至主控核心处理,从而调节PWM占空比,使蓄电池恒压或恒流充、放电,系统实现能量的双向传输。最后对设计的变换器进行仿真,验证其准确性。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于直流微电网的混合储能协调控制策略仿真研究

针对直流微电网中光伏发电单元出力的波动性和间歇性造成系统内部功率不平衡的问题,混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度和超级电容高功率密度的优势,根据直流母线电压进行混合储能单元间的协调控制策略。该策略将直流母线电压进行分层控制,采用四个电压阈值共分成五个控制区域,以直流母线电压为信息载体,决定储能系统的运行状态,实现对混合储能单元的充电、放电模式间自主切换。电压分层控制有效地避免了蓄电池由于电压波动而频繁进行充放电切换,从而延长了电池的使用寿命。最后,MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

基于一致性理论的直流微电网混合储能协同控制策略

储能系统在直流微电网内部功率平衡和安全稳定运行中发挥了重要作用。受到当前技术限制,蓄电池–超级电容器组成的混合储能系统更能经济有效地满足微电网对功率型和能量型储能的需求。基于一致性理论的分布式控制方法有效解决了下垂控制带来的电压偏差和分配精度问题,然而目前的研究大多针对于多组单一种类储能系统,未能考虑不同类储能间的功率分配问题。该文基于一致性理论提出一种多组混合储能控制策略,通过设置母线电压和超级电容器端电压控制环实现功率在不同类储能间的分频分配,并有效提升直流母线电压水平。同时,借助于一致性控制算法对超级电容器间功率和蓄电池间功率进行合理分配。理论分析结果证明所提控制策略的稳定性和有效性。在PSCAD/EMTDC平台中的仿真结果表明,所提的混合储能控制策略能够实现储能组内和组间的协调控制。     

基于自适应虚拟电机策略的微电网储能控制研究

为提升传统新能源和储能接入电力电子变换装置的惯性以及暂态性能,提出分层协调的自适应虚拟电机控制策略,通过分析功角曲线和角频率振荡曲线,设计了以功率偏差为基础的虚拟同步电机（virtual synchronous machine, VSM）自适应参数环节,以母线电压偏差为基础的虚拟直流电机（virtual direct current machine, VDCM）自适应环节,对储能本体和变换器惯性本质进行分析,获取惯量取值范围。仿真验证结果表明,与固定参数的传统微电网储能控制策略相比,在该控制策略下,频率跌落幅值降低了0.025 Hz,母线电压的幅值跌落减少了1.2 V,动态响应时间缩短了0.2 s,既增强了稳定性又降低了波动幅值,缩短了动态响应时间,对频繁的负荷波动具有更强的适应性。     

直流微电网储能荷电状态协调控制

储能系统采用串并联结构(串联的储能单元为一组,多组并联)可以实现将小容量、低电压等级的储能接入直流微电网中,并且可以实现系统扩容和提高端电压。为避免串并联结构的储能单元因荷电状态(state of charge,SOC)和额定容量差别导致个别储能单元提前退运的短板效应,提出一种考虑储能SOC和额定容量的控制方法,实现串联模块间的电压和并联模块间的功率合理分配。考虑到功率分配后期因储能单元间SOC差别较小导致均衡速度较慢的问题,引入变异系数对下垂系数进行动态优化。考虑到升压或扩容导致各组总容量不同,引入容量权重因子,使储能单元SOC达到均衡出力。通过搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型,验证控制策略的可行性和有效性。     

直流微电网中分布式储能并联控制策略

针对分布式储能系统的并联控制问题进行了深入研究。采用传统电压型下垂控制策略时,分布式储能单元之间线路阻抗耦合度很高,并联控制效果较差。针对电压型下垂控制策略的不足,提出新型主从下垂控制策略,实现了分布式储能系统线路阻抗的完全解耦,提高了系统并联控制精度。同时,提出了主从下垂控制器的实现方法并给出了系统关键控制参数的计算方法。最后,进行了实验验证,实验结果证明了所提主从下垂控制策略的合理性和正确性。     

多储能变换器直流微电网功率控制

直流微电网因其控制策略简单、安装灵活,现今逐步得到广泛应用.在分析双有源桥隔离型DC-DC变换器工作原理和控制策略的基础上,由于多变换器到直流母线公共节点之间存在一定的线缆阻抗,这将导致直流母线电压和多储能单元间的功率分配产生偏差,同时无法实现多储能单元间按照SOC值进行功率分配,文中提出了基于电压偏差补偿器和功率分配精度补偿器的改进下垂控制策略,以实现功率均分和电压无差调节.通过实验验证该控制策略适用于多储能变换器构成的直流微电网系统间的功率分配.     

基于GTR飞轮储能的微电网电能质量调节研究

针对分布式发电所具有的间歇波动性,以及配电网负荷对电能质量要求的提高,微电网储能为分布式发电接入配电网提供了新的解决方案。通过GTR飞轮储能系统的快速响应,频繁充放特性实现对微网内光伏波动的平滑,并结合实验数据给出储能装置的容量配比。在孤网情况下,通过飞轮储能系统的瞬时功率调节能力实现电源供给和负荷需求的平衡,稳定微电网频率。通过实验证明了GTR飞轮储能系统在平滑光伏波动以及孤网调频方面的有效性。     

微电网孤岛运行混合储能自适应控制策略

蓄电池/超级电容器混合储能系统综合了超级电容器高功率密度和蓄电池高能量密度的优势,是储能技术未来发展方向之一。针对平抑微电网直流母线电压波动的应用需求,研究了蓄电池/超级电容器混合储能系统,建立了微电网孤岛运行状态混合储能系统等效电路模型。为充分保证混合储能系统整体性能,提出一种主从双环结构自适应控制策略,系统依据所设置的不同开环截止频率,对母线功率波动进行自适应响应,完成上层的功率自适应调节并使之平衡。针对负载电流不易测量的问题,提出基于扩张状态观测器的方法对其进行虚拟测量。仿真分析结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。