基于多端口DC/DC变换器的混合储能系统自适应能量控制策略

研究了一种基于多端口DC/DC变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS),并将其应用于直流微电网。针对脉动负荷功率突变对直流母线电压及蓄电池组正常运行造成剧烈冲击的问题,提出了一种基于移动平均滤波算法的自适应能量控制策略(adaptive energy control strategy,AECS)。首先,通过移动平均滤波算法将脉动负荷功率进行滤波,由蓄电池组承担平缓的功率变化,而由超级电容器补偿瞬时的功率突变,从而优化蓄电池充放电过程,延长其使用寿命;其次,引入超级电容端电压自适应控制,将超级电容端电压稳定在参考值附近;并对蓄电池组端口采用能量流均衡控制,使各蓄电池组荷电状态(state of charge,SOC)趋于一致。通过仿真和实验,验证了所提出的能量控制策略的有效性。     

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。     

基于一致性理论的直流微电网混合储能协同控制策略

储能系统在直流微电网内部功率平衡和安全稳定运行中发挥了重要作用。受到当前技术限制,蓄电池–超级电容器组成的混合储能系统更能经济有效地满足微电网对功率型和能量型储能的需求。基于一致性理论的分布式控制方法有效解决了下垂控制带来的电压偏差和分配精度问题,然而目前的研究大多针对于多组单一种类储能系统,未能考虑不同类储能间的功率分配问题。该文基于一致性理论提出一种多组混合储能控制策略,通过设置母线电压和超级电容器端电压控制环实现功率在不同类储能间的分频分配,并有效提升直流母线电压水平。同时,借助于一致性控制算法对超级电容器间功率和蓄电池间功率进行合理分配。理论分析结果证明所提控制策略的稳定性和有效性。在PSCAD/EMTDC平台中的仿真结果表明,所提的混合储能控制策略能够实现储能组内和组间的协调控制。     

基于混合储能的微电网分层能量管理策略

由于微电网中分布式电源输出功率具有间歇性、不确定性和负载实时变化的特点,满足功率平衡的需求就需要用到混合储能装置。提出了一种使用若干个蓄电池和超级电容组成的混合储能系统,能同时满足功率和能量两方面的需求。并在不同的混合储能子系统中,以不同子系统的SOC参数结合下垂控制方法提出了一种基于SOC的功率分配方法。通过实验验证上述策略能合理分配蓄电池和超级电容出力值,有效地减少蓄电池的充放电次数,延长其使用寿命。     

直流供电系统混合储能技术研究

针对直流供电系统的后备电源中蓄电池使用寿命短、易老化、维护繁琐等问题,提出一种基于超级电容与蓄电池的混合储能方案,并将其应用于通信开关电源系统。仿真和实验的结果表明:在负载功率脉动的情况下,储能系统的功率输出能力较原有方式有了明显提高;并且减少了蓄电池的充放电小循环次数,提高了其使用寿命和系统经济性。对解决直流供电系统中蓄电池储能存在的问题,具有现实意义。     

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。     

基于混合储能荷电状态的光伏直流微网系统能量分配策略

针对混合储能系统在平抑光伏波动以及负荷投切时荷电状态(SOC)易越限问题,提出一种基于混合储能SOC的多模式协调控制策略。在传统低通滤波功率分配的基础上,提出一种基于超级电容荷电状态的动态功率修正策略,使超级电容出力后SOC向安全状态恢复;同时,为避免蓄电池频繁切换充放电状态,在其响应环节加入优化后的延时控制。此外,根据光伏出力情况、混合储能SOC,设计出满足直流微网系统动态平衡的六种运行模式,实时调节各储能单元出力情况。在MATLAB/Simulink中搭建了光伏直流微网混合储能系统仿真模型,仿真结果表明所提策略在各工况下均能稳定运行,有效延长了储能介质使用寿命。     

计及线路电阻的直流微网混合储能系统电流分配控制策略

在研究传统混合储能电流分配控制策略的基础上,分析存在线路电阻参数时对混合储能系统电流分配的影响,提出了一种基于阻抗主动测量的改进下垂控制策略。该策略中,功率波动的低频成分仅由蓄电池补偿,而高频成分由超级电容补偿。在PSIM中搭建了包含单台蓄电池和单台超级电容的混合储能仿真电路,仿真结果表明,所提控制方法能够削弱线路参数造成的影响,实现混合储能系统的分频协调控制。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

小型风力发电混合储能及能量管理系统

针对小型风力发电系统中风速和负载突变引起的功率波动,采用蓄电池和超级电容器组成混合储能系统进行平抑,为充分利用蓄电池和超级电容器所具有的互补性能,研究了能量管理控制策略。根据风速及负载的变化和超级电容器的荷电状态,控制混合储能装置的工作模式,使风力发电机、蓄电池和超级电容器3个能量源协调工作。为验证能量管理策略的有效性,用Matlab/Simulink进行仿真研究。仿真结果表明:风力发电机输出功率波动且负载突变时,采用混合储能能够减小功率波动对系统的冲击,使蓄电池工作在优化的充放电状态,有助于延长蓄电池使用寿命,加快储能装置响应速度,提高系统能量利用效率。     

集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器

高压大容量DC/DC变换器是直流电网中电压变换的关键设备。提出一种集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器,利用变换器自身控制实现直流侧短路故障阻断功能,具有轻量化、低成本、高效率的优势。首先,分析该变换器的拓扑结构、工作原理,推导子模块、晶闸管、二极管等器件的参数设计依据;然后,提出闭锁子模块和晶闸管阻断故障电流的机制,设计适应于该变换器的控制方案;其次,分别针对正常工况与故障工况进行了仿真与实验验证,结果表明该变换器拓扑结构及控制策略的有效性;最后,通过与其他典型的集成直流断路器功能的DC/DC拓扑进行对比分析,评估所提变换器的技术经济性。     

基于DC-DC变换的变电站直流电源设计

在电力系统中后备电源是变电站直流系统的核心。本文针对后备电源的可靠性进行了探讨,提出了双重Boost升压变换器法。为了防止直流电源模块并联运行时产生的环流和电流不均衡现象,本文采用中间电流均流控制法的方案,使升压后的电源模块实现并联互备。使用MATLAB/simulink仿真软件搭建了相应的仿真模型,最后通过仿真分析得出：双重Boost升压法不仅是一种有效的升压方法而且还可以减小电路中功率元件的电流应力。中间电流均流控制法可以实现稳态的均流控制,保证电源模块在出现故障的情况下可以进行不断电互备替换。     

A DC fault handling method of the MMC-based DC system

The flexible DC system based on the modular multilevel converter (MMC) has a good development prospect. However, the DC fault handling is still a technical difficulty since the large capacity DC circuit breaker technology and its engineering application are not yet mature. Therefore, the converter-based fault isolation method is widely discussed. One typical idea of the converter-based isolation methods is to create a symmetrical short circuit at the AC system artificially after a DC fault, so the ac-side source could be separated from the DC fault point and the DC fault current can decay to a very small value naturally, which is represented by the double-thyristor switch scheme (DTSS). This paper analyzed the feasibility of the converter-based fault isolation method, including the isolating speed, influence on the ac-system protection and restart of the system. After that, the improved DC fault handling method by introducing damping modules was proposed, which could accelerate the DC fault isolating speed, avoid the maloperation of the ac-system protection and guarantee the fast restart of the system. Finally, the simulation cases based on the PSCAD/EMTDC are carried out to verify the superiority of the proposed scheme.     

基于DSP控制的双向DC/DC变换器研究

分析了由Buck/Boost双向变换器与双向半桥直流变换器构成的级联式双向DC/DC变换器原理;研究了适用于Boost变换器的无源软开关电路.在数字控制的硬件平台基础上,提出了一种一端稳压、一端稳流的控制策略,实现了能量双向流动的自由转换.最后给出了实验波形;验证了理论分析.     

Buck DC/DC变换器在星载开关电源中的应用

介绍了一款可用于星载开关电源的Buck DC/DC变换器。为满足星载开关电源的需要,相对于传统的BuckDC/DC变换器,该变换器在消浪涌电路、启动电路、驱动电路、过流保护电路的设计上做了一些改进,重点分析了其工作原理,并给出了相关设计公式。该变换器转换效率高,可广泛应用于星载开关电源。     

DC/DC模块电源并联研究

介绍了直流变换器模模并联及其均流问题。从模块输出特性角度分析了CCM工作模块不能直接并联，而必须采取均流措施；从模块输出特性和能量角度分析DCM工作模块可以直接并联，且能自然实现各模块间均流。用4个DCM工作Buck电源模块交叉并联实验证实了这一结论。     

改GE752系列发电机为油田钻井电动机

通过对中海油公司两台美国GE公司5GE-752T5A发电机成功改造为GE公司5GE752AR2A水平钻井电动机,一方面表明系列化电机之间可以相互改造;另一方面为油田钻井维修部门缺少GE752电动机备品提供了一种快速、经济的解决方案.     

反馈稳定控制电流模式DC/DC变换器

首先给出了自稳定控制的物理概念及其基于滤波器的实现思路,同时依据PWM控制DC/DC变换器系统的分段线性特点,提出了一种新的Jacobian矩阵求解方法,将其应用于自稳定控制峰值电流模式Boost变换器系统,实现了反馈控制参数优化分析,最后给出了有关的仿真和实验结果,验证了文中所提控制方法的有效性和理论分析的正确性.     

双向DC/DC变换器中耦合电感的应用研究

为了保证双向DC/DC变换器在降压模式的高效率、低损耗、节约能源等条件下,满足大功率负载的要求,将耦合电感应用到变换器中。对不同工作状态下电感电流的状态方程进行了分析,给出了耦合电感的最大电感电流脉动和最大磁通密度的数学表达式。采用耦合电感后电感储能能力变大、磁芯体积降低,使变换器能够满足"大电流-大功率"负载的要求。最后进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

DC/DC变换器的变结构控制应用现状

变结构控制以其良好的控制性能在非线性系统中得到了越来越广泛的应用。对DC/DC变换器中变结构控制方法的应用现状做了概括性的研究，主要包括：滑模面的类型及其相应的使用范围，存在的问题及常用的解决方案；以及变结构控制的发展趋势。