储能装置多机系统在离网状态下的环流控制策略

为了抑制储能装置多机系统在离网状态下环流的产生,利用平均功率的均分控制,将经过PI控制得到功率外环的输出量,叠加在变流器输出交流电压指令上作为修正。通过Matlab/Simulink软件对离网控制策略进行仿真分析验证。本文研究结果表明,在多机并联系统中加入功率均衡控制,可有效抑制逆变器环流,保证各台储能装置均分负载正常工作。     

百MW级储能电站用PCS多机并联稳定性分析及其控制策略综述

针对我国已建成的多个千万千瓦级的新能源发电基地,为提升电网对大规模可再生发电能源的接纳能力,对电池储能的功率等级要求已达数十MW甚至达百MW以上,因此需要多台储能变流器(power converter system,PCS)的并联运行。该文对PCS并联系统在并网及离网运行过程中的稳定性分析方法及其控制策略进行文献调研,从并联系统的失稳特性入手,分别介绍了PCS并联系统在并网及离网模式下的稳定性分析方法,并进一步介绍了并网模式下并联系统的阻尼控制策略及离网模式下的环流抑制策略,最后得出相应结论,为百MW级储能电站的工程建设提供相应的理论支撑和技术指导。     

储能系统黑启动功率分配控制策略

孤岛电网由于电网容量小、调节能量弱,极容易发生系统性崩网。当孤岛电网崩溃后,需要在不依赖外部公共电网的情况下,通过其内部的黑启动电源进行电网的建立。近年来,随着储能技术的快速发展,越来越多的储能系统应用于孤岛电网中,用于孤岛电网内电力负荷平衡的调节,这使得储能系统与传统的柴油发电机共同来完成电网黑启动成为可能。以实际孤网黑启动为例,介绍了孤网黑启动电源供电网络架构,同时针对储能变流器多机电压源并联运行情况,在解决多机并联系统内部环流的前提下,分析了大规模储能系统作为黑启动电源所采用的基于虚拟阻抗的统一下垂控制策略,构建了仿真模型,并进行了验证。     

基于下垂控制的储能系统多机并联预同步起动控制方法

针对储能系统多机并联应用中异步起动存在的冲击电流问题,提出了一种基于下垂控制算法的储能系统预同步起动控制方法。通过搭建实证系统验证了改进算法的可行性,结果表明该控制方法应用在多储能系统并联运行时可消除冲击电流的产生,提高微网系统运行的稳定性。     

储能系统离网启动的控制策略研究

提出了一种储能系统离网启动的控制策略,可以满足MW级储能电站中所有储能变流器平稳快速地进入离网运行状态,建立离网电网。通过离网控制装置提供统一的离网电网相位角和使能信号,实现多台储能变流器快速进入离网运行。离网启动时,可以存在两种方式,一种是零启升压,另一种是无缝切换,以满足用户不同的应用需求。     

模块化多电平变流器孤网运行控制策略研究

模块化多电平变流器(MMC)以其模块化的结构可使储能单元分散接入的优点,可作为微网系统孤网运行下的储能变流器。由于孤网系统具有大量的单相负荷,会导致输出电压不对称。研究了两相静止坐标系下MMC孤网运行的控制策略,分析了桥臂环流特性,并提出了相应的抑制方法。最后,经过仿真和实验验证了上述控制策略的有效性。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

基于VSG的储能功率变流器离网并联控制策略

针对利用虚拟同步机控制进行储能变流器离网并联时存在的功率振荡问题,分析了功率振荡产生的原因,进而提出一种自适应惯性参数调节方法.该方法以虚拟同步机中的惯性参数为控制量,使其能够根据功率变化量自主调节,使得虚拟同步机策略既能实现无互联线并联,又能提高系统的并联动态响应.最终的实验结果进一步验证了所提出控制策略的可行性.     

并联T型三电平储能变流器零序环流抑制

针对共享交、直流母线的T型三电平储能变流器并联系统零序环流问题,建立并联T型三电平储能系统零序环流等效模型,并根据激励源的不同,把零序环流分为通态零序环流、开关零序环流、混合零序环流3类。首先采用一种共享直流中点方案抑制通态零序环流,其次通过一种改进型LCL滤波器方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的高频分量,然后提出一种基于比例谐振控制的零序调制波叠加控制方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的低频分量,最后搭建500 k W的T型三电平储能变流器并联仿真系统。仿真结果证明了文中提出的零序环流抑制策略的正确性。     

基于主从式控制三电平变流器并联的储能系统

针对现有大功率储能系统在可靠性、集中式工作中存在的不足,研究了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统。分析了现有的变流器并联技术,结合大功率储能系统多装置并联高可靠性、大容量扩容等特点,确定了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统方案,分析了在dq0坐标系下的变流器并联均流控制算法和三电平变流器的中点电位平衡问题,结合Matlab/Simulink仿真模型对所构建的变流器并联系统进行仿真,并结合实验系统进行了2台变流器的并联实验,仿真及实验结果表明储能系统在空载与带载情况下均能正常工作,满足高可靠性要求。     

永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究

为提高永磁直驱风电全功率变流器并联控制效果,提出永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究。首先分析永磁直驱风电全功率变流器拓并联扑结构,建立永磁直驱风电全功率变流器模型,计算无功功率受有功功率波动造成电压幅值产生波动,结合虚拟阻抗使功率在此种情况下耦合,系统总电阻补偿至0时,实现永磁直驱风电全功率变流器并联控制。实验结果表明,采用该方法控制永磁直驱风电全功率变流器并联运行的机侧环流与网侧环流波动较为稳定,验证了该方法的控制性能。     

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。     

基于超容与并联MMC的中压配网电能综合治理

为改善中压配网的电能质量,提出了一种基于超级电容储能的模块化并联型多电平变流器(P-MMC-SC),通过在直流母线配置超级电容器作为储能单元,结合并联型多电平变换器实现对中压配网电能质量治理。讨论了P-MMC-SC整体控制流程及网压发生/未发生暂降时的补偿分量检测及控制方法,给出了P-MMC-SC超级电容相间均压与各相各模块均压控制策略。最后分别通过系统仿真与原理样机实验表明,含超级电容的并联型模块化变流器兼具补偿系统电压暂降和补偿负载谐波和无功电流的功能。     

基于交错断续空间矢量调制的并联PWM变流器控制策略

并联PWM变流器可以显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但是变流器的直接并联容易在其内部产生环流,从而导致变流器损耗增加甚至开关器件损坏.本文以三相PWM整流器并联系统为例给出了环流的数学模型,该环流是一个存在于零轴的带直流偏移量的环流.针对环流问题,本文通过建立并联系统的小信号模型分析确定了零序电流环的设计,并采用了交错断续空间矢量调制方法来消除和抑制其对整个系统的影响.通过该方法,环流可以用dq轴分量表示,并通过功率因数校正(PFC)电路的电流环加以抑制.最后的仿真和实验验证了本文控制策略的有效性.     

直驱型变速恒频风力发电系统的独立直流母线并联策略

为了提高直驱型变速恒频风力发电系统的功率等级,提出一种多组变流器相互并联且直流母线相互独立的并联策略。针对零序环流问题,分别在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下进行了分析,得出了所采用拓扑的数学模型及等效电路,揭示了零序环流产生的根本机理,即它是由并联变流器之间三相占空比零轴分量的不一致及直流母线电压的不一致造成的,并证明了机侧零序环流与网侧零序环流是互相耦合的,进而设计了零序环流控制器,很好地抑制了零序环流,解决了不均流、三相电流畸变等问题。最后对一组直驱型风力发电实验平台进行了仿真及实验验证,证明了上述分析及控制策略的正确性。     

微电网变流器无主从并联控制的研究

研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随以及离网状态下的稳定运行等问题,设计出以DSP28335为硬件核心,改进式的下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证,2台并联DG变流器在并/离网切换时根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,且严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率。带下垂控制的电压源型变流器和传统电流源型并网变流器在并/离网条件下可稳定并联运行,且基于P-f、Q-U下垂特性设计的电压源型变流器可以实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

考虑线路及网侧阻抗的多台储能变流器稳定性影响分析

为保证储能电站能够安全稳定运行,本文研究网侧阻抗、多机并联线路阻抗和并联机组数对储能电站安全稳定运行的影响,通过建立系统数学模型并通过特征值根轨迹方法验证系统稳定性。首先建立三相并网模型,然后运用诺顿等效原理,建立单台及多台储能变流器（PCS）并网等效电路,分析得出决定考虑线路及网侧阻抗情况下的多机并联模型传递函数,据此分析得出并联台数、线路阻抗、网侧阻抗等参数变化对系统稳定性的影响,并通过在Simulink平台下搭建多PCS并联仿真模型,验证了理论的正确性。     

滑模变结构并联变流器零序环流抑制技术

为解决风力发电系统采用并联脉冲宽度调制变流器并网产生零序环流的问题,提出在常规并联变流器控制基础上增加滑模变结构零序环流控制策略,通过abc/dq0变换提取零序电流并引入到该控制策略中,利用其响应速度快、鲁棒性强、对系统参数变化不敏感的特点实现零序环流抑制.该零序环流控制策略能够有效抑制并联变流器的零序环流;在Matlab/Simulink中建立直驱式风力发电并网系统的仿真平台及控制策略并进行仿真研究,零序环流降低90％以上,验证了采用方法的正确性和有效性.     

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

基于储能变流器的微电网稳定控制策略

微电网是一种将分布式电源、储能装置、变流器、负荷以及监控保护装置有机整合在一起的小型发、配、用电系统。微电网运行方式复杂,为维持微电网电压和频率的稳定,提出一种基于储能变流器的下垂控制与恒频恒压（V f）控制相结合的微电网稳定控制策略。微电网并网运行时,储能变流器采用下垂控制;微电网离网运行时,若电压和频率在设定的范围内,储能变流器仍然采用下垂控制,若超出设定范围,储能变流器采用V f控制。仿真结果表明,提出的控制策略在微电网并网运行、离网运行、以及并/离网切换过程中均能维持微电网电压和频率的稳定。