面向直流楼宇供电技术的新型多输入 Buck-Boost变换器

在直流楼宇的分布式能源供电系统中,多输入直流变换器起着将多种分布式电源进行接入、转换及协调能量管理的作用,针对此提出一种利于多种分布式电源在直流楼宇中的联合供电的新型单电感多输入Buck-Boost变换器。以双输入为例分析该变换器的工作模态,推导其输入/输出特性和功率均衡能力,提出控制策略以实现直流楼宇中的风光混合供电。在双输入变换器的基础上,通过拓扑推演得到了n路输入BuckBoost变换器。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电等优点。最后利用MATLAB仿真模型和实验验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

多储能变换器直流微电网功率控制

直流微电网因其控制策略简单、安装灵活,现今逐步得到广泛应用.在分析双有源桥隔离型DC-DC变换器工作原理和控制策略的基础上,由于多变换器到直流母线公共节点之间存在一定的线缆阻抗,这将导致直流母线电压和多储能单元间的功率分配产生偏差,同时无法实现多储能单元间按照SOC值进行功率分配,文中提出了基于电压偏差补偿器和功率分配精度补偿器的改进下垂控制策略,以实现功率均分和电压无差调节.通过实验验证该控制策略适用于多储能变换器构成的直流微电网系统间的功率分配.     

直流功率变换器的一种控制方法

非线性PID控制方法是一种处理非线性控制问题的简单而直接的办法。本文将这一方法应用于脉宽调制变换器的非线性无穷大频率平均模型,重点研究了升降压式变换器,通过数字仿真分析,说明了变换器非线性PID控制器的调节性能,从而表明非线性PID控制器应用于开关式直流功率变换器的控制的可行性。     

分布式控制的多模块并联电流型双向直流—直流变换器

针对并联多模块电流型双向直流—直流变换器,为了实现功率组合的灵活性及模块化设计,提出了一种改进模式的分布式控制策略。该策略通过采样高压侧电压和低压侧电流,实现下垂控制,同时采用电压补偿技术,改善了高压侧电压调整率。搭建了二台功率各为1.5 kW的样机进行了实验验证。实验结果表明:该方法无论在静态还是动态下,可以实现模块之间良好的功率均分;同时改善了电压调整率并能实现热插拔功能。     

一种大功率公共直流母线功率变换器的设计与应用

在多电机交流调速传动系统中,公共直流母线技术被广泛使用。而公共直流母线应用的核心是功率变换器的合理设计。如何提供稳定的直流电压源,同时又能把逆变器产生的再生能源回馈到电网是我们要解决的关键问题。从器件选型、散热方案和晶闸管的驱动3个方面,详细介绍了直流母线的功率变换器的实现,并且通过实验和现场应用论证了设计方案的可行性以及设备整机的可靠性。     

基于一致性理论的多源直流配网功率自适应控制策略

在含高比例分布式电源的直流配网中,为实现有效的功率均衡与调度,文中提出一种基于一致性理论的分布式自适应功率协调控制策略,系统中各单元光伏、储能等均为可参与调度与控制的节点。提出将功率偏差和均衡系数同时作为各个节点间状态变量,各个节点通过相邻节点间状态变量交互和迭代,多组分布式电源可根据调度指令等自适应调整运行状态。在有效接受实时调度指令和储能最优控制的前提下,充分利用分布式电源自身的调节能力平抑系统内源荷功率不平衡,并且通过修正分布式电源的功率参考指令,保证各组分布式电源在不同运行场景下承担的功率和其额定容量成正比。当个别分布式电源因出力有限而失去调节能力时,仍可确保其他单元利用率的均衡。多种场景下的仿真结果验证了所提策略的有效性。     

开关式直流功率变换器的一种直接控制方法

非线性PID控制方法是一种处理非线性控制问题的简单直接的办法。将这一方法应用于脉宽调制变换器的非线性无穷大频率平均模型，通过对升降压式变换器数字仿真分析，说明了变换器非线性ND控制器的调节性能，从而表明非线性PID控制器应用于开关式直流功率变换器的控制是可行的。     

一种降低输入纹波电流的Cuk变换器新型电压定值控制方法

直流微网因具有更好的可控性和可靠性得到广泛关注和深入研究。考虑到不同电压等级的分布式电源及负载的高渗透率接入直流微网,需要借助直流变换器进行升降压变换和功率分配。由于Cuk变换器易于实现升降压转换和系统集成,所以更加适合于直流微网建设。针对Cuk变换器的输入纹波电流较大这一客观事实,在动力学方程基础上提出一种降低输入纹波电流的新型电压定值控制方法,保证其满足对电能质量要求较高的应用场合,并通过仿真实验验证了方案的可行性和有效性。     

一种直流微电网多光伏变换器新型功率分配策略

为了解决光伏单元在运行过程中因工作模式切换造成的母线电压波动问题,提出一种新型平滑切换控制策略。根据光伏电池的输出特性曲线,将输出功率对输出电流的微分作为控制变量。通过跟踪不同的dp/di指令值来实现光伏单元最大功率点跟踪模式、恒压下垂模式的控制以及两种模式间的平滑切换。在此基础上,针对多光伏变换器工作在恒压下垂控制时因线路阻抗差异造成功率分配精度较低的问题,提出一种基于二次调节的自适应下垂控制策略。此外,构建相邻光伏单元间的稀疏通信网络,并采用动态一致性算法实现相关平均信息的全局稳定收敛。仿真和实验结果表明,所提控制策略可以实现光伏单元工作模式切换过程平滑过渡和负荷功率的精确分配。     

多绕组同时供电直流变换器型多输入逆变器

提出多绕组同时供电直流变换器型多输入逆变器电路结构与拓扑族及其主从功率能量管理移相控制策略,对其控制策略、稳态原理特性和主要电路参数设计准则等关键技术进行深入分析研究,获得重要结论。该电路结构是由Boost型多绕组直流变换器和Buck型逆变器两级级联而成,主从功率能量管理是指第1,2,…,n-1路输入源输出最大功率,第n路输入源补足负载所需的功率。1 000V·A DC-AC全桥式多输入逆变器的仿真和实验结果表明,该变换器具有高频电气隔离、电压匹配能力强、功率密度高、多路输入源可同时向负载供电、占空比调节范围宽、多模态平滑切换等优点。     

独立直流微网能量管理控制策略

在直流微网控制系统中,维持母线电压稳定以及能量的合理分配对系统可靠运行具有重要的指导意义。针对基于光伏发电的独立直流微网系统,提出一种新的能量管理控制策略,根据光伏DC/DC变换器在不同光照条件下的控制策略,利用蓄电池储能单元作为支撑,通过蓄电池充放电时不同的能量管理控制策略,维持母线电压稳定,为直流负载提供电能,其核心是使光伏电池与蓄电池储能单元协调工作,确保直流微网的高效稳定运行,最后通过实验结果验证了所提出控制策略的正确有效性。     

直流微网系统能量管理控制技术研究

构建了基于光伏发电、风力发电以及蓄电池储能的多电源直流微网系统。归纳总结出了系统的九种工作模式,提出了包括最大功率跟踪控制、蓄电池充放电控制和直流微网系统的整体协调控制策略。根据分布式电源、电网、负载和蓄电池的工作情况,进行不同模式之间的转换,并完成相应的控制策略,实现了多电源供电的微网系统运营的可靠性。最后通过仿真证实了控制方案的可行性。     

独立光伏发电直流网能量管理控制策略

针对目前直流母线式独立光伏发电系统的供电稳定性较差的问题,以蓄电池组作为储能单元,选取具有电气隔离的双向DC/DC变换器来实现直流母线电压的稳定.根据光伏阵列输出功率和负载功率之间的关系以及蓄电池组端电压的不同将系统分为6种工作模式.给出了系统在各个模式间切换的程序流程图,设计了单向变换器和双向变换器的控制策略.最后基于Matlab/Simulink制作了仿真模型,仿真结果表明,当系统的光照或者负载变化时,通过控制能量在蓄电池组和直流母线之间的传递以及系统工作模式之间的切换,直流母线电压的稳定性得到了有效控制.     

直流微电网能量控制策略的研究

提出了一种直流微电网的能量管理控制策略,结合直流微电网的结构和控制目标,分别设计了系统在离网和并网模式下的控制策略。并网模式下,由电网来维持直流母线电压的稳定,光伏电池和锂电池配合给负载供电。当电网异常断电时,系统能自动脱离电网孤岛运行。通过合理控制锂电池的工作方式来实现工作模式的平滑切换。搭建实验平台,通过增减直流母线负载和开断并网开关来检测系统的稳定、可靠性。实验结果表明该控制策略实现了工作模式的平滑切换,满足了系统的设计要求。     

直流电网潮流控制方法述评

直流电网是未来电网的重要组成部分。直流电网的潮流分布与潮流控制不仅关系着电力资源的配置方式,还与系统运行的安全稳定程度密切相关,是需要首先考虑的问题。文中结合直流输电技术的发展现状,对直流电网的电压控制方法和电流控制方法进行了分类和整理,明确了各种控制方法的优缺点和适用范围,为未来直流电网的潮流控制提供了思路。在电压控制方面,分别阐述了定电压控制方式、直流电压偏差控制方式,以及直流电压下垂控制方式的设计思路和实现方法,总结了各种电压控制设计的优缺点;在电流控制方面,分别阐述了电阻型、电流源型,以及电压源型直流电网潮流控制装置在拓扑结构和控制器设计上的不同,总结了各自的特点。     

面对面式DC/DC互联LCC-HVDC的潮流控制

结合中国高压直流输电现状和直流电网技术的发展,提出了利用面对面式DC/DC变换器互联不同电压等级的基于电网换相换流器(LCC)的高压直流(LCC-HVDC)系统的方案,总结了互联系统的优势并提出了一种依赖通信的适用于互联系统的控制器。基于两条实际LCC-HVDC线路背景,在PSCAD/EMTDC中搭建了利用±500 kV/±800 kV,1 000 MW面对面式DC/DC互联一条±500 kV,3 000 MW线路和一条±800 kV,7 200 MW线路的仿真模型。仿真结果说明,常规LCC控制不适用于互联系统,且验证了提出的控制器的有效性。所述控制器可在对原有LCC换流站控制改动最小的前提下实现互联系统的稳定运行。     

一种抑制风电功率波动的直流侧电压控制方法

本文提出一种风力发电系统中抑制功率波动的控制策略。这种控制策略充分利用直流侧的储能元件,允许直流侧电压在一定范围内波动,从而抑制风力发电系统输出功率的波动,同时它也不影响风力发电系统的最大风能跟踪。仿真和实验都验证了这种控制策略的正确性。     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

直流微电网的控制技术综述

综述了国内外直流微电网控制技术的研究现状。首先,针对直流微电网具有底层复杂、上层简单且已完全电力电子化的物理特性,指出直流微电网在结构与控制技术上与交流电网的差别;其次,在描述直流微电网基本结构的基础上阐述了直流微电网控制技术的分类与组成,指出底层控制是维持整个系统稳定运行的基石,而协调层控制通过设置各功率接口的工作模式和控制参数来实现系统的功率平衡和母线电压稳定;对底层控制中的电压电流控制、最大功率跟踪、荷电状态控制和电流分配机制进行分析,并对协调层控制中的分散控制、分布式控制与集中控制进行分析与比较。最后,指出不同控制技术适合的应用场景,并且展望了直流微电网控制技术未来的发展趋势。