一种基于混合储能的低压直流配电网母线电压控制策略

超级电容-蓄电池混合储能系统同时具有能量密度高和功率密度高的特点,适用于平抑含有大量分布式能源接入的低压直流配电网的电压波动。提出了一种基于混合储能的母线电压分区控制策略,对母线电压实施5层电压控制,蓄电池用于稳定波动较小时的母线电压,超级电容平抑母线电压波动较大时的功率差额,给出了一种根据母线电压波动的极端情况配置超级电容容量的方案。经Matlab/Simulink仿真,验证了该控制策略的可行性。     

考虑母线电压稳定的双向DC-DC变换器模型预测电流控制∗

针对氢燃料电池汽车在负载突变情况下动态响应慢、直流输出电压不稳定等问题,提出一种交错并联双向 DC-DC变换器(BDC)方案及一种考虑母线电压稳定的改进模型预测电流控制方法.首先对BDC变换器工作原理进 行详细分析,得出传递函数并对传递函数进行z 变换.然后考虑系统电压、电流跟踪情况对成本函数进行优化设计, 通过求解最优控制变量实现提高系统响应速度和降低输出电流纹波以及平衡母线电压的控制目标.MATLAB/Simu- link仿真及４５kW 样机实验对比显示,PI控制与所提出的控制方法响应时间分别为0.05s、0.01s,电压超调分别为 12.5V、1.5V,表明所提出的控制方法能很好地改善系统动态响应和输出性能.     

交直流混合微电网直流母线电压稳定控制技术

交直流混合微电网的直流母线电压的稳定控制对整个交直流混合微电网系统十分重要。针对交直流混合微电网中直流母线电压控制方式,提出一种实用、高效的交直流混合微电网直流母线电压自主偏差控制方法。在并网模式下,采用具有空闲模式下的直流母线电压下垂稳定控制方法,通过AC/DC变换器实现直流母线电压的稳定控制,避免了AC/DC变换器的频繁充放电操作;离网模式下,直流母线电压的稳定控制由接储能侧的DC/DC变换器控制。为了保证系统离网模式下可靠运行,直流母线侧可以接多路DC/DC储能类蓄电池,通过自主稳定控制既提高了分布式能源的利用率,又提高了空闲模式下电力电子设备的使用寿命。经试验验证,该方法具有很好的控制效果,为交直流混合微电网的发展提供了技术基础支撑。     

微电网储能系统下垂协调控制与母线电压控制策略

针对风光互补微电网内风力发电系统和光伏发电系统运行特性,提出采用蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)与超级电容储能系统(Super Capacitor Energy Storage System,SCESS)下垂协调控制策略基础上对微电网母线电压采用对应的控制策略,进而优化无功功率控制,以此进一步提高对微电网内负荷供电的稳定性。文中对微电网模式切换过程,加以控制策略理论分析,再通过PSCAD/EMTDC仿真软件,验证文中所提出控制策略的有效性及可行性。     

基于高斯混合分布的混合储能电动汽车DC-DC变换器的优化设计

结合超级电容与锂电池优势的混合储能系统(Hybird Energy Storage System,HESS)能大幅提高储能系统的各项性能.半主动HESS中的DC-DC变换器需要工作在剧烈变化的负载功率和输入电压下,以单一工况下性能评价的变换器设计难以找到实际负载条件下的最优方案.基于此,本文提出了基于实际负载分布下功率...     

中低压直流配电网母线电压稳定控制

为了抑制直流配电网内间歇性电源输出功率以及负荷扰动对直流母线电压的冲击,设计一种基于降阶扩张状态观测器的线性自抗扰控制方法,实现直流母线电压的稳定控制.在不增加负荷电流传感器的情况下,实现直流电压控制单元对扰动的快速响应与跟踪,有效提高控制系统的抗扰动性和稳定性.在理论和仿真分析的基础上,将所提控制算法嵌入自主开发的A...     

微电网混合储能系统充放电控制策略研究

考虑到由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统有利于稳定微电网直流母线电压和优化充放电过程,提出了一种基于直流母线电压稳定的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略以直流母线电压稳定为控制目标,实现混合储能系统外部功率平衡,结合超级电容的快充能力和蓄电池的续充能力,以超级电容电压和蓄电池的荷电状态为判断条件,实现混合储能系统内部功率平衡。在Matlab/Simulink环境构建孤岛模式下微电网混合储能系统模型,分析了微电网混合储能系统在负荷功率波动时的运行特性,仿真结果验证了该控制策略在稳定直流母线电压同时降低了蓄电池的充放电次数。     

基于功率前馈的直流母线电压控制方法研究

传统背靠背双PWM换流系统中,当电网电压或负载状态突变时,直流母线电压波动幅度较大,若控制不当,将严重威胁系统的安全可靠运行。根据瞬时有功功率平衡关系,提出了一种功率前馈的抑制直流母线电压波动控制方法。通过建立负载状态前馈通道,将负载瞬时有功功率直接前馈到网侧瞬时有功功率控制环节,有效抑制了直流母线电压的波动,提高了系统的动态性能。搭建了Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,对有、无功率前馈控制的直流母线电压波动情况进行了对比,结果表明,功率前馈控制策略可有效抑制直流母线电压波动。     

基于同步相量测量的电力系统在线电压稳定指标

广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线监测奠定了基础。在某一时间断面上将系统中的一条支路看作一个单负荷无穷大系统，在此基础上研究了一种基于量测数据的在线电压稳定指标。利用同步测量的母线电压相量、支路潮流等电气量，经过简单的在线计算，得到被监测支路的电压稳定指标。将系统所有支路电压稳定指标的最大值作为该系统的电压稳定指标，所对应的支路为最弱支路。系统电压稳定指标与临界值之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。如果系统电压稳定指标趋近1，则表明系统临近电压崩溃点。在EPRI-36节点系统上的仿真结果验证了该指标的有效性，及将该指标用于电力系统的在线电压稳定监测的可行性。     

基于星形接法的三相链式功率调节系统直流母线电压平衡控制

三相链式功率调节系统可用于电网的瞬态有功、无功调节。该系统有多组直流母线,由于其直流母线上储电装置的性能不一致、以及负载参数不同,将引起系统各个直流母线电压不等或不平衡,从而影响系统的可靠运行以及满额运行。针对星形接法的链式功率调节系统三相直流母线电压不平衡的问题,本文提出了一种基于负序电压注入的平衡三相直流母线电压方法。论文说明了方法的原理,推导了主要的实现步骤,与已有的基于零序电压注入的平衡方法进行了比较。仿真和实验证明该方法的有效性。     

双三相永磁同步电机在混合储能系统中的转矩分配控制策略

针对电动汽车航能力差、电机控制不稳定的问题,将双三相永磁同步电机应用于电动汽车上,并设计了一种基于混合储能系统(HESS)的多相电机转矩分配控制策略。首先,利用矢量控制方式对永磁同步电机转矩与定子磁通之间的关系进行分析,得出转矩矢量表达式。其次,基于磁通和转矩的增量,提出了绕组去耦补偿、磁通观测和参数辨识方法,通过磁通参考值与磁通观测器之间的误差计算电压参值。最后,采用Matlab/Simulink软件对所提出的永磁同步电机控制系统进行仿真实验与分析。仿真结果表明:在所提控制策略下,系统负载转矩具有较强的抗干扰能力和良好的稳态性能;且具良好的电流控制效果,可在允许范围内逐步减弱至平衡状态。     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。     

基于混合静止能量的虚拟转动惯量控制技术

首先在频率动态变化过程中,建立蓄电池的电池储能、超级电容器的电容储能与同步发电机的机械动能间的能量转换关系,阐述源于2种静止能量的混合储能系统的虚拟转动惯量的定义。其次,根据蓄电池和超级电容器的充放电特性,利用2种储能单元间的功率协同调节,提出含电池储能与电容储能的虚拟转动惯量的控制策略。该控制策略通过监测系统频率波动,根据2类储能元件的功率调节特性及荷电状态,协同调用2种静止能量,以模拟同步发电机组的惯性响应。最后,通过搭建含混合储能的光伏微电网仿真系统,验证了所提控制策略能够充分利用混合储能设备中存储的静止能量快速虚拟出惯性响应,显著改善系统频率的稳定性。     

基于混合储能的大型风电场优化控制

波动性电源的大规模接入,不仅造成电力系统运行调度困难,而且会影响其安全稳定运行。因此,通过配置储能装置来对并网功率进行平滑控制十分必要。基于一定配置容量的混合储能系统(HESS),提出一种用于大型风电场并网的最优控制方法。采用蓄电池和超级电容为储能介质,建立短期优化控制的动态模型,确立相应的控制目标和约束条件,并设计基于粒子群优化(PSO)的求解算法。仿真算例的结果表明该方法是正确、有效的。     

Frequency control of a wind-diesel system based on hybrid energy storage

Owing to the significant number of hybrid generation systems (HGSs) containing various energy sources, coordination between these sources plays a vital role in preserving frequency stability. In this paper, an adaptive coordination control strategy for renewable energy sources (RESs), an aqua electrolyzer (AE) for hydrogen production, and a fuel cell (FC)-based energy storage system (ESS) is proposed to enhance the frequency stability of an HGS. In the proposed system, the excess energy from RESs is used to power electrolysis via an AE for hydrogen energy storage in FCs. The proposed method is based on a proportional-integral (PI) controller, which is optimally designed using a grey wolf optimization (GWO) algorithm to estimate the surplus energy from RESs (i.e., a proportion of total power generation of RESs: Kn). The studied HGS contains various types of generation systems including a diesel generator, wind turbines, photovoltaic (PV) systems, AE with FCs, and ESSs (e.g., battery and flywheel). The proposed method varies Kn with varying frequency deviation values to obtain the best benefits from RESs, while damping the frequency fluctuations. The proposed method is validated by considering different loading conditions and comparing with other existing studies that consider Kn as a constant value. The simulation results demonstrate that the proposed method, which changes Kn value and subsequently stores the power extracted from the RESs in hydrogen energy storage according to frequency deviation changes, performs better than those that use constant Kn. The statistical analysis for frequency deviation of HGS with the proposed method has the best values and achieves large improvements for minimum, maximum, difference between maximum and minimum, mean, and standard deviation compared to the existing method.     

考虑跟踪性能的混合储能系统的优化控制

针对混合储能系统内部协调不合理,导致电池损耗严重及系统跟踪性能差的问题,提出一种功率动态分配策略.在混合储能功率分配过程中,引入跟踪性能指标及内部动态补偿方案,建立以混合储能总寿命衰减折算费用和跟踪性能为综合优化目标的模型.对于所建立的模型,采用粒子群算法进行求解,得到最优的滤波时间常数,从而实现调度功率在混合储能间的...     

基于混合储能的孤岛微网VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)控制策略中改变惯性系数会引起系统不稳定的问题,提出基于混合储能无需改变惯性系数的控制策略.首先,在常规VSG控制策略基础上,将负荷或可再生能源波动量经一阶高通滤波器滤波后作为常规VSG额定功率的附加量.其次,利用VSG直流端接入的蓄电池提供下垂功率,超级电容器提供虚拟惯性功率和额外引入的惯性...     

基于CAN总线的载波同步VSC并联控制方法

针对储能功率调节系统中共交直流母线电压源换流器(VSC)模块并联运行易产生高频环流的问题,设计了基于CAN总线的载波同步并联控制方法。首先分析了载波交错对VSC模块并联系统环流的影响,揭示高频环流形成的机理。然后利用CAN总线时间基准参考实现模块间较高精度的载波同步,同时在传统主从控制的基础上引入模块自主监控机制,改进主模块的确定方式,解决同步控制复杂、冗余性不佳的问题,保证模块间相对独立运行,有效实现模块间高频环流的抑制。实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于超短期风电功率预测的混合储能控制策略研究

为了改善风机出力特性,提出了一种基于超短期风电功率预测的混合储能控制策略。首先,利用解析模态分解方法从风电信号中提取低频信号,采用了一种改进布谷鸟方法优化支持向量机的惩罚因子参数和核函数参数进行超短期功率预测;然后,对低频预测信号建立1 min时间尺度和30 min时间尺度的功率波动并网指标,判断是否触发蓄电池动作,若动作,采用AMD分解自适应调整低频预测信号的截止频率,直到满足并网要求,确定蓄电池补偿功率指令。最后根据蓄电池荷电状态和补偿功率指令自适应调节原始风电信号截止频率,高频信号通过模糊控制由超级电容器补偿。仿真算例表明,该方法可以有效平滑功率波动,减少蓄电池的循环次数,同时保证了蓄电池储能的平滑能力,避免过充过放,延长蓄电池的寿命。     

基于模糊逻辑控制的异步电动机转速控制

为了提高异步电动机矢量控制系统对参数变化和负载扰动的鲁棒性,设计了基于模糊逻辑控制的速度控制器,并通过MABLAB/SIMULINK仿真将其与PI控制的系统速度响应进行比较,仿真结果表明模糊控制能使系统取得较好的控制性能并具有较强的鲁棒性。