混合储能系统瞬态响应预测控制研究

针对混合储能系统负载突增时母线电压骤降的问题,提出一种瞬态响应预测控制策略.通过建立双向DC/DC变换器的数学模型,推导频域下系统闭环传递函数,得到负载变化时母线电压的波动表达式.将电压变化量在时域中微分确定波动幅值,据此自动修正电压参考值,并结合双闭环控制得到瞬态响应预测控制策略,最后在2 kW实验平台进行验证.实验结果表明,提出的瞬态响应预测控制策略相比于传统双闭环控制,能有效降低负载增加时母线电压的波动,缩短系统动态响应时间,提高系统运行性能.     

电动汽车混合储能系统的自适应滑模控制

针对电动汽车蓄电池/超级电容混合储能系统,提出一种自适应积分滑模控制方案.基于两个储能模块和各自所连接的变换器,推导了混合储能系统的平均状态模型.在控制器的设计过程中,结合投影算子,设计了自适应律来估计系统模型中的未知参数.构造积分滑模面,设计了积分滑模控制方法来实现控制目标的跟踪.运用Lyapunov稳定性理论对整个闭环控制系统进行分析,结果表明系统是渐进稳定的.最后搭建了MATLAB仿真平台,模拟电动汽车各个行驶工况,验证了所设计控制方案的有效性.     

基于混合储能系统的风电跟踪目标出力优化控制

风电固有的随机性、波动性和间歇性使其难以跟踪调度计划运行。引入储能系统可以改善风电场的可调度性,但单一类型的储能系统不具备应用的经济性,为此,提出了一种混合储能系统提升风电跟踪目标出力能力的优化控制策略。该优化控制策略可分为混合储能系统的内部能量协调控制和多目标优化控制两部分,在不同储能系统的荷电状态下SOC(state of charge)采用适合的控制方法,实现了优化跟踪控制。其中,多目标优化模型一方面考虑了延长电池寿命,另一方面充分利用了超级电容器的特性,采用NSGA-Ⅱ法求解,实现了合理地对分配电池和超级电容器的功率目的,并在Matlab平台上进行仿真,结果验证了该控制策略的有效性。     

混合储能系统反演自适应变结构控制

为提高混合储能系统及直流微电网的鲁棒性,建立带有扰动上界未知的DC/DC状态空间平均模型,采用反演控制和变结构控制相结合的方法,提出反演自适应变结构控制。在Matlab/Simulink中搭建独立型直流微电网的仿真模型,仿真结果表明,相对于PI控制,反演自适应变结构控制有效抑制了负载突变时直流微电网的母线超调电压,缩短了电压稳定时间,提升了混合储能系统及直流微电网的鲁棒性。     

氢燃料电池有轨电车混合储能系统的节能运行优化

针对燃料电池/超级电容/锂电池混合储能有轨电车能量管理中存在的等效能耗受负载随机性影响较大,无法保证全局功率分配最优的问题,同时为进一步提升燃料经济性,提出一种基于外部能耗的运行优化策略.首先,将负载能量需求分为内部能源燃料电池的实时燃料消耗和外部电源锂电池/超级电容的电能消耗两部分;其次,旨在通过将等效能耗最小化策略...     

基于模糊神经网络风电混合储能系统优化控制

采用风电储能系统来平抑风电波动功率在当今是一个有效的措施,然而储能系统控制策略的好坏直接影响风电系统的技术性能和经济性能。根据超级电容器和蓄电池在功能上的互补性,将其应用在基于双馈电机的风电场中,风电场采用分布整流集中逆变拓扑控制结构,并对其设计模糊神经PID控制器,采用模糊神经网络算法对混合储能系统PID控制参数进行在线优化。基于Matlab/Simulink平台搭建控制系统仿真模型,并进行仿真分析,验证了混合储能系统能够提高储能装置的使用寿命。根据储能系统补偿功率和其荷电状态的波动范围,以及对风电波动功率的平滑程度,验证了该控制系统的有效性。     

混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法

针对随机性强和波动性大的新能源发电系统,为了平滑其出力,提出了一种混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法。该方法首先分析了锂电池和超级电容充放电速度的互补特性,以及它们的功率变换器各种开关状态。然后基于模型预测控制建立了锂电池、超级电容器和双功率变换器预测模型。在此基础上,应用模型预测控制设计了混合储能控制系统。在考虑锂电池电流跟踪误差、超级电容器电流跟踪误差、超级电容器损耗和双功率变换器开关管导通数量的情况下,构建了多目标评价函数,并进行了最优开关模式求解。通过实时优化控制系统,输出最优开关模式,既实现了锂电池大电流充放电和跟踪低频变化功率,也实现了超级电容器小电流充放电和跟踪高频变化功率。因此,该方法实现了混合储能系统能量合理分配,延长了锂电池使用寿命,减少了开关动作,提高了系统整体效率。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性。     

混合储能在风光互补微网中的控制策略

在风光互补发电系统组成的微网中,储能技术的应用占有重要地位,它可以进一步完善风光互补发电技术,使系统中各个部分的控制更加合理、有效,使系统更加稳定、安全,并且提高了整体使用寿命与经济性。构建了一种应用于风光互补微网中的超级电容器蓄电池混合储能系统,提出了基于功率外环加电流内环控制的VSC控制策略以及基于滑动平均滤波器的DC/DC控制策略。利用Matlab构建模拟微网并进行仿真,其验证结果表明基于上述策略的混合储能系统在微网中的应用是合理有效的,同时超级电容的高功率密度及蓄电池的高能量密度的特点的结合提高了混合储能系统的灵活性与实用性。     

平抑风电波动的混合储能系统控制策略

为了有效平滑风电出力,提出一种针对混合储能系统的双层模糊优化控制策略。利用小波包分解方法将风电场输出功率进行分解,根据混合储能系统特性进行功率分配;采用模糊控制对储能系统的充放电功率和荷电状态进行协调控制,在此基础上以混合储能系统的平均荷电状态及其参考值为输入,采用第二次模糊控制优先对混合储能系统中的超级电容器进行再次充放电功率优化控制,同时实现风电场有功功率的平滑输出;以实际风电场数据为基础,在Matlab/Simulink中搭建数学模型,经过仿真分析证明该控制策略的有效性。     

蓄电池-超级电容混合储能系统放电控制策略

提出了一种针对直流照明负载的超级电容-蓄电池混合储能系统放电控制策略。该方案利用简单的电力电子控制电路,合理控制超级电容与蓄电池放电顺序,利用超级电容功率密度高、瞬时放电电流大的优势应对突加负载带来的冲击性电流,减小对蓄电池的冲击,利用仿真软件对该放电控制策略进行了全过程仿真。仿真结果表明:该控制方法可以有效减少放电初期冲击电流对蓄电池的影响,延长蓄电池使用寿命。     

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究

以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象,提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上,对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明,在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下,采用所提凸优化功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153 k W,较之基于规则的功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

基于混合储能的光储直流微网改进型滑模自抗扰控制

针对光储直流微网混合储能系统在光伏输出波动、负荷波动等大扰动下导致的母线电压稳定性差和系统响应速度慢等问题，提出一种兼顾母线电压稳定和响应速度的改进型滑模自抗扰控制策略。首先，针对一级观测器扰动估计能力有限问题，引入第二级观测器进行观测补偿，并将级联观测器对总扰动的估计值反馈到控制器进行消除。其次，针对原有的非线性控制器响应速度慢、鲁棒性差等问题，设计非奇异快速终端滑模控制进行优化，利用混合储能单元特性，分别补偿高低频分量，来提高系统的响应速度；并根据巴尔巴辛定理以及李雅普诺夫准则证明了所设计控制器的稳定性。最后，基于Matlab仿真平台与其他控制策略进行仿真对比，仿真结果验证了所提策略的有效性。     

风光互补路灯系统混合储能控制研究

提出了一种用超级电容器和蓄电池为储能单元的风光互补路灯系统.利用超级电容器比功率高、寿命长、体积小、质量轻的优点,构成了以超级电容器为主、蓄电池为辅的混合储能系统,为风光互补路灯系统提供充足、稳定、可靠的能量保证.该储能系统的引入保证了风能大范围变化时路灯系统的储能问题,在电能大幅度变化时,超级电容起到储能的缓冲作用,利用超级电容器的储能能力和并联控制器的变流控制作用,可以减少蓄电池的充放电小循环次数,减小放电深度,延长蓄电池使用寿命.通过仿真验证了理论分析的正确性.     

微电网混合储能系统控制策略研究

微电网中的微电源和负载具有波动性和随机性,故储能系统是维持微电网安全可靠运行并改善电能质量的关键,蓄电池与超级电容器混合使用可以发挥蓄电池电池能量密度大和超级电容器功率密度大,充放电速度快的优势,提高微电网储能系统性能。提出了一种基于互补PWM小信号模型,并分别给蓄电池和超级电容器设计了控制方案,蓄电池采用单电流环很好的平抑了功率的低频波动,超级电容器采用带前馈的双环控制,平抑功率的高频波动,并有效的维持了直流母线电压的稳定。仿真结果证明了所提出的控制策略的正确性。     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

平抑光伏功率波动的混合储能系统控制方法

光伏发电系统在并网出力时,混合储能系统的控制是平抑功率波动的关键技术。为实现系统稳定运行的同时优化储能器件的工作状态,提出了两种不同的控制方法。在分布式控制中,混储系统根据直流母线电压的变化量进行工作状态的切换,实现控制的自主协调;在集中式控制中,为混储系统制定了能量管理规则,功率协调单元按照平抑功率的分配策略对蓄电池和超级电容器的充放电进行优化控制。仿真结果表明,集中式控制的功率协调方法能够更好地发挥两种储能器件特性的优势,保证光伏系统可靠运行的同时,稳定直流母线电压。