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。     

多重化双向DC-DC变换器PI滑模变结构控制策略研究

针对一种基于多重化结构的双向DC-DC变换器拓扑结构提出PI滑模变结构控制策略,实现自动跟踪参考目标电压值、单元电路电感电流间实现均流的目的。给出多重化双向DC-DC变换器的工作原理,得到双向DC-DC变换器变结构模型,对适用于多重化双向DC-DC变换器的双闭环PI滑模变结构控制策略进行了深入分析,运用等效控制理论分析了滑模变结构控制的存在和稳定条件,并利用等效输入的调制方式使变换器在定开关频率下运行。PI滑模变结构控制方案充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点。仿真结果证明理论分析的正确性。     

基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用研究

介绍了超级电容储能系统的结构和双向DC-DC变换器的功能特性,制定了双向DC-DC变换器的电压外环、电流内环的双PI控制策略。列车启动阶段,牵引网电压下降,超级电容输出能量;列车制动阶段,牵引网电压升高,超级电容吸收能量。搭建了1 500 V直流电气化铁路仿真平台并进行了仿真,仿真结果验证了超级电容储能系统吸收再生制动能量,减少地铁电能的损耗,有效地控制了牵引网电压的下降和升高。     

基于模糊PI控制的双向变流器的设计与实现

通过分析单极性变流器的拓扑结构及其工作原理,根据特性设计了智能微电网系统在并网与孤岛情况下不同的控制策略,在并网模式下,智能微电网系统中采用基于单极性双向变流器的控制方式为P/Q控制,在离网情况下,采用U/F控制。在电压外环处设计一种模糊PI控制器来控制电压突变的影响,并通过搭建智能微电网系统实验平台验证了基于单极性双向储能变流器的智能微电网系统控制策略可以很好地在两种模式下实现无缝切换,满足系统稳定性要求,可以应用到工程领域。     

一种双向储能变流器并网控制策略研究

介绍了一种双向储能变流器(PCS)主电路拓扑结构。针对变流器并网电流谐波问题,提出一种基于复合控制技术的电流谐波抑制策略。由于受到电网谐波及调制的影响,双向储能变流器的并网电流中含有一定谐波,降低了装置输出电能质量。采用结合比例积分(PI)和重复控制的复合控制策略,能有效抑制双向PCS并网电流的谐波含量,并保证了系统双向控制的动态响应速度。在此基础上,研制了一台100 kW双向PCS样机。实验结果验证了所提变流器并网控制方法的有效性和可行性。     

基于模糊算法的微电网储能变流器恒流控制方法

储能系统是调节分布式电源性能和保障负荷供电质量的重要环节,其中储能变流器的恒流控制有利于确保储能电池组的安全以及延长其使用寿命。传统的线性PI控制难以适应蓄电池系统的非线性和动态变化特性以及保持原本的性能指标。本文采用模糊控制算法,根据反馈的误差及误差变化率自适应改变控制量。实验表明,本文提出的基于模糊算法的恒流控制可以提高储能系统的动态响应性能。     

SMES/BESS储能变流器在微电网中的控制策略研究

储能系统在微电网的运行控制中起到了重要的作用,研究了超导磁储能和蓄电池储能系统的储能变流器在微电网中的控制策略。基于比例积分(proportional-integral,PI)控制的储能变流器已广泛应用于微电网中,以实现双向的功率传输。然而,由于储能变流器具有高度的非线性和耦合性,PI控制器无法实现令人满意的鲁棒性。因此提出了一种基于互联和阻尼配置方法的能量成型控制策略,用于改善微电网中混合储能系统储能变流器的鲁棒性。具体设计过程包括3个步骤:端口受控哈密尔顿模型的建立、期望平衡点的设定和能量匹配方程的求解。最后,为验证所提出方法的正确性和有效性,建立了微电网模型进行并网、孤岛运行的仿真。仿真结果表明,所提出的HESS储能变流器的能量成型控制策略在微电网各运行状态下均能有效维持微电网稳定运行,并较传统的PI控制有更强的鲁棒性。     

新能源发电系统用多相耦合交错型双向DC-DC变换器及控制研究

本文重点研究新能源发电系统用双向DC-DC变换器及其控制策略,提出一种多相耦合交错型磁集成Buck-Boost变换器应用于新能源发电系统中储能系统能量双向传递。首先对多相磁集成双向DC-DC变换器进行耦合电感研究,分析两相耦合Buck变换器等效电感并给出电感耦合设计准则;针对电感耦合交错型变换器的多开关状态、高阶化及电感电容复杂扰动的特点提出一种平均值电路法建立其小信号模型,并推导出状态变量到控制变量的传递函数;根据变换器开环稳态特性,进行补偿网络设计,提出基于趋近律的自适应电流控制策略并设计基于电流环补偿控制器。最后通过仿真和实验表明,本文提出的控制方法较传统PI控制可同时改善系统稳态及暂态性能。     

级联式双向DC-DC变换器的优化控制方法

级联式双向DC-DC变换器的传统双闭环比例-积分(PI)控制方法存在调节器参数多、整定工作量大等不足,而且受限于PI控制的内在局限性,系统的动态性能不够理想。针对级联式双向DC-DC变换器的实际控制需求,综合考虑传统双闭环PI控制和模型预测控制的各自优势,将二者有机结合,构建了一套折中优化的控制方法,即在第一级双向DC-DC变换器中采用传统双闭环PI控制,而在第二级双向DC-DC变换器中设计并实现改进的模型预测控制策略。将提出的优化控制方法与传统双闭环控制和经典模型预测控制分别进行了仿真和实验比较。结果表明,相对于传统的双闭环控制,采用提出的优化控制方法可以显著改善级联式双向DC-DC变换器的动态性能,而相对于经典的模型预测控制,该优化控制方法运算量减少了45.22%。     

多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究。研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求。在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求。