基于模块化多电平直流变换器的储能系统分布式能量均衡控制策略

为了解决级联式储能系统中储能模组间能量均衡问题,同时提升系统的模块化程度,提出一种分布式能量均衡控制策略。该策略充分利用了双向直流变换器模块化结构的特点,将各子模块采用独立闭环控制。为了使子模组能够独立进行能量均衡,将下垂控制思想以及超级电容荷电状态(SOC)引入到电流闭环中,使子模组能够根据自身SOC状态调整工作电流,进而实现能量自动分布调整,达到均衡控制目的。为了减小模组SOC对系统电流的影响,控制策略中引入了电流校正环节,从而改善系统电流的调整率。该策略不影响储能系统稳定母线电压的能力,同时各储能模组间不需要任何通信,使系统具备了完全的模块化特性。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。     

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。     

车载超级电容储能系统间接电流控制策略

主要探讨了单列车车载超级电容能量管理系统的控制方法。首先对车载超级电容储能系统进行介绍;然后建立超级电容储能系统的数学模型,给出了超级电容储能系统充放电电流控制环的设计方法,提出了一种车载超级电容储能系统间接电流能量管理控制策略;最后通过仿真和实验结果证明该控制策略可以有效地抑制受电弓处电压波动,防止再生失效。     

基于组合型双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究了一种基于组合型双向DC-DC变换器BDC(bidirectional DC-DC converter)的超级电容储能系统,该系统采用多组多通道交错Buck/Boost双向变换器串联,既可实现开关电流和电压应力的降低也可实现电感量的减小,同时有助于减轻超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。串联变换器模块间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。基于双向变换器的小信号模型分析了超级电容储能系统电流控制与变换器模块均压控制的关系,设计了组合型双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制超级电容充/放电电流的同时实现模块输入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提出了储能系统能量控制策略。通过两组三相交错Buck/Boost级联BDC储能系统的实验验证了控制策略的有效性。     

基于混合模块化多电平变换器的储能铁路功率调节器及其控制策略

针对电气化铁路系统具有负序、无功补偿能力和回收制动能量功能的装置存在成本高、控制不灵活的问题,本文提出了一种基于混合模块化多电平变换器(HMMC)的储能铁路功率调节器(RPC)拓扑及其控制策略。该拓扑可以灵活配置模块化多电平变换器各桥臂的储能子模块数目,同时储能子模块中RPC侧半桥变换器和储能系统侧半桥变换器控制独立,具有成本低、控制简单的特点。通过改进补偿电流指令生成方法,对储能电池采用直接电流控制并在均衡控制中前馈电池电流信息,能够灵活独立地控制各储能子模块的储能功率并维持子模块电容电压稳定;通过储能功率调配策略给定各储能子模块储能功率以充分利用储能系统容量,实现了负序、无功补偿和机车制动能量存储的目的。仿真结果验证了拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

基于超级电容的双向DC-DC变换器控制研究

针对轨道交通1 500 V系统再生制动能量利用,研究了基于超级电容储能的输入串联多相并联双向DCDC变换器的控制及其系统能量管理策略。采用输入串联、多支路并联的拓扑结构降低了功率器件电压应力和电流应力及减小了无源滤波器件的体积,同时降低了1 500 V系统对储能元件超级电容的耐压及模组均压控制的要求,使得系统的可靠性更高。针对该拓扑结构的特点,结合工程实际应用,考虑超级电容容值参数差异性及大内阻的特点,以超级电容的能量利用最大化为优化目标,对其充放电过程中超级电容电荷状态误判及系统输入输出侧均压控制策略进行了优化设计。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

制动能量回收系统中超级电容充放电特性研究

超级电容作为一种新型环保储能元件,被广泛应用于能量回收系统中,但其模组参数和充放电特性将影响储能系统的控制性能。论文根据系统要求,计算和选取了经济型超级电容模组,理论建模分析了超级电容的充放电特性,采用先恒流后恒压的充电和变负载放电方式,搭建了制动能量回收储能系统的超级电容充放电实验系统。实验验证了充电电流越大充电时间越短和放电电流能够自动匹配负载大小的充放电规律,同时验证了电流设定值对放电规律的影响。     

城轨列车车载超级电容储能控制策略研究

本文主要探讨了单列车车载超级电容能量管理系统的控制方法,提出一种新的车载超级电容储能系统控制策略。首先,对车载超级电容储能系统及列车运行特性进行介绍,其次,给出了超级电容储能系统充放电电流控制环的设计方法,提出了一种车载超级电容储能系统交流侧串接超级电容间接矢量能量管理控制策略,最后通过仿真和实验进行验证。从仿真及实验结果可看出这一控制策略可以有效抑制受电弓处电压波动,防止再生失效。     

基于模糊PI控制的EV-HESS能量利用效率优化

现阶段模糊PI控制策略的滞后响应会带来电动汽车大功率需求时锂离子电池的瞬间大电流供电,从而加剧锂离子电池极化内阻的增加,进而降低系统供能效率。针对此问题,提出一种优化的模糊PI控制策略。该策略将锂离子电池和超级电容SOC作为控制量,并结合电池电流变化情况确定各储能电池的输出能量分配,通过改进PI控制对锂离子电池和超级电容电流进行偏差调整。最后,搭建了仿真平台,验证了所提策略的理论分析。     

减缓配电网冲击的超级电容储能站充电技术

基于超级电容预储能的城市公交电车充电站可以有效减缓充电站对配电网的冲击。对充电站的超级电容组充电策略进行研究,提出了适用于不同容量和SOC(荷电状态)、特别是在不平衡电网条件下的充电策略。为实现对三相四线制PWM(脉冲宽度调制)整流装置在不平衡电网下输出电压二倍频的抑制及单位功率因数控制,研究了正负序电流解耦控制算法;为保证PWM整流装置输出电容电压均衡,研究了电容电压均衡控制策略;为实现不同负载下超级电容组充电电流的连续性,研究了三电平DC/DC变换器电流闭环控制策略,提出基于超级电容组SOC的充电策略。通过Simulink仿真,验证了超级电容组充电策略的正确性和有效性。     

基于SOC变频飞度电容法的VFB能量 均衡控制策略∗

为解决全钒液流电池(VFB)组成材料差异、生产工艺误差和运行中电化学反应速率不一致等对电池容量、 使用寿命、安全和转化效率带来的问题,提出基于SOC 变频飞度电容法的VFB能量均衡控制策略.该策略以SOC 为 均衡判断依据,超级电容为能量转移元件,通过切换MOS管,改变MOS管的频率,实现电池间能量的平衡.同时, 为降低开关管损耗和提高均衡效率,利用Simulink仿真对比定频率和变频率均衡的差异.仿真结果表明该策略可有 效改善电池组间的能量平衡,提高系统的使用寿命.     

适用于直流链式储能的电池簇荷电状态自均衡控制策略

电池储能系统凭借其可提高可再生能源消纳能力的优势逐渐成为电网关键环节,其中的生产、使用环节导致的电池不一致性是影响储能系统容量和寿命的重要因素。在直流型高压级联链式储能的拓扑结构基础上采取分级控制策略,基于电压模式和功率模式的一级控制,针对链式电池储能系统电池荷电状态(SOC)不均衡的问题,提出了一种控制参数自适应的SOC自均衡控制策略。该策略综合考虑电池SOC偏差、各模块电容电压水平、直流系统电压控制裕度以及输出调制比上下限,实时计算均衡系数。实验结果验证了所提策略能够在SOC偏差较大以及满功率充放电切换的极端工况下,实现SOC自均衡,均衡效率较高。     

混合储能系统二次功率分配及交互控制策略在直流微网中的应用

针对含随机性、间歇性可再生能源的微电网中储能装置自身容量有限带来的问题,提出了混合储能系统二次功率分配及交互控制策略。文章该策略依据超级电容的荷电状态（state of charge,SOC）确定系统的工作模式。文章详细分析了各工作模式下松弛终端的协调控制方法。在临界极限充放电模式下,引入交互修正电流的概念,根据电压变化率的大小确定交互修正电流的作用区间,使超级电容的荷电状态向稳定的方向变化;在系统极限充放电模式下,提出计及充放电量并考虑SOC恢复的改变滤波时间常数的二次功率分配及交互控制策略。最后将所提控制策略应用于直流微电网中进行仿真,结果表明,该控制策略可以增强储能装置的可靠性,实现荷电状态的自恢复,减少超级电容的能量配置。     

模块化再生制动能量利用系统及其控制策略

城市轨道交通需要频繁的启动和制动,若对其制动时产生的能母进行合理利用.可以达到节约能源的作用.针对基于超级电容储能的1.5 kV城市轨道交通供电系统应用场合,研究了一种采用输入侧串联、超级电容侧独立组合结构的模块化再生制动能量利用系统方案;提出了适用于该方案的三环控制策略,可以实现能量的双向自由流动、超级电容电压和最大充放电电流限制、串联模块的输入电压均衡等功能;最后通过实验验证了该系统的可行性.     

光伏发电系统混合储能功率分配控制策略

针对光伏并网发电系统中的功率波动,可通过蓄电池与超级电容组成的混合储能装置进行补充,但混合储 能装置存在储能单元容量有限引起的过充过放等安全问题,为此提出了一种考虑蓄电池和超级电容双SOC混合储能 功率分配协调控制策略.该策略首先利用二阶低通滤波器对不平衡功率进行初次分配,再将超级电容和蓄电池的SOC 划分为９个工作区域,根据不同工作区域进行二次功率分配.仿真结果表明该策略能有效解决储能单元过充过放等 问题.     

混合储能多目标容量优化配置

针对蓄电池和超级电容混合储能系统的容量配置,提出了混合储能系统多目标容量优化配置模型,该模型以经济成本、供电可靠性、能量过剩和供需平衡为目标,以蓄电池的SOC、超级电容的端电压和最大功率为约束,同时考虑能量控制策略的影响,应用改进粒子群优化算法同时对蓄电池和超级电容的容量和功率进行设计,并通过仿真验证了所提多目标容量配置算法的快速收敛性和可靠性。     

一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器

传统电容式串行均衡器利用串联单体蓄电池间的电压差实现单体蓄电池间的串行均衡,由于串联单体蓄电池之间电压差小,该均衡器能量均衡效率低、均衡速度慢.为此,提出一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器,该均衡器具有以下2种工作模式:多个单体蓄电池并行均衡放电的双超级电容并联储能、多个单体蓄电池并行均衡充电的双超级电容串联释能.所提出的并行均衡策略能够极大地提高均衡速度,同时双电容使电容均衡的储能能力加倍,且均衡性能不受单体蓄电池间电压差小的限制.详细介绍了均衡器结构、工作原理和控制策略.搭建了4个串联锂离子蓄电池均衡器实验平台并设计了样机进行实验,结果证明了所提均衡器的可行性与优越性.     

变调节因子的不同容量锂电池储能系统能量控制策略

为解决不同容量储能单元（ESUs）的荷电状态（SOC）均衡控制与功率分配问题,提出一种变调节因子的不同容量储能系统能量控制策略。通过建立引入容量因子的指数函数,实现各ESU按照其容量比分配输出功率,同时设置动态调节因子,使其随各ESU的SOC与全局SOC平均值差值的减小而增大,解决最大输出功率与均衡速度不可兼顾的问题。为减小通信压力,采用动态一致性算法获取全局平均值,并制定通信故障时的控制策略,使系统稳定运行。最后,进行Matlab/Simulink仿真研究,结果表明所提策略相较于固定调节因子SOC均衡策略具有更快的均衡速度且能实现更精准的功率分配。     

平抑光伏系统波动的混合储能控制策略

蓄电池/超级电容混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度以及超级电容高功率密度的优势,适应用于微网。在Buck/Boost双向功率变换器与直流母线相连的独立光伏微网中,提出一种将储能系统总负荷功率滤波后,采用电流滞环控制蓄电池的充放电、超级电容提供差值功率的新型能量管理方案,以优化对混合储能系统的管理。为平抑光伏出力波动,实现对直流母线电压的控制,针对超级电容的Buck/Boost双向功率变换器,在电压电流双闭环基础上,利用输入电压、负载电流前馈环消除了二者的变化对输出电压的扰动,提高了系统的动态响应速度与控制精度;利用电容电压前馈环消除了由于负载电流大小及方向的改变对系统闭环极点变动的影响,提高了系统的稳定性。仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

分布式储能型MMC电池荷电状态均衡优化控制策略

为提高电池的能量利用率和解决电池因制造工艺、循环充放电次数不同以及老化程度不一致等因素导致的荷电状态(SOC)极度不均衡问题,提出一种兼顾电流波动抑制的分布式储能型模块化多电平换流器的电池SOC均衡优化控制策略。为准确控制充放电功率,采用双环控制：外环针对相间、桥臂间和子模块间电池SOC差异,建立离散时域预测功率模型,通过负反馈控制生成动态电流参考值;内环设计了模型预测优化控制策略,准确追踪动态电流参考值,实现电池SOC均衡、提高电池能量利用率,并提高系统的动态响应能力以及抑制电池电流纹波,延长电池使用寿命。最后通过在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型对所提出的控制器性能进行验证。