Cuk变换器在独立光伏发电系统抗扰性优化中的应用

在蓄电池／超级电容混合储能独立光伏发电系统中,为了减小系统体积及提高系统抗扰性,采用单向Cuk变换器代替传统Boost变换器实现光伏电池最大输出功率点追踪,采用双向Cuk变换器代替传统Buck／Boost双向变换器连接储能系统与直流母线。系统仿真分析结果表明,当光伏电池输出功率波动及负载发生突变时,在稳定母线电压及平抑负载功率波动方面,Cuk变换器均有明显优势。     

考虑混合储能荷电状态的独立光伏系统控制策略

独立光伏系统中配备由蓄电池与超级电容组成的混合储能系统可以实现功率平滑、能量平衡以及提高电能质量。在同时考虑蓄电池与超级电容各自的荷电状态以及不同重要等级负荷的情况下,提出了对混合储能的能量管理及对应Buck/Boost双向功率变换器的控制策略。该能量管理方案可以在保证微网的正常运行下维持储能元件在合理的荷电状态;该控制策略可以保证蓄电池的阶段式恒流充电和过充过放保护以及对直流母线电压的稳定快速控制。建立了独立光伏系统的模型,给出了变换器的控制策略,仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

基于模糊控制的电动车双向DC-DC变换器研究

为了延长车辆续航里程,提高蓄电池的使用寿命,使用超级电容作为辅助的能量源,控制超级电容的双向DC-DC变换器对直流母线进行能量的回馈和补充,提高了电动车电源系统效率。根据蓄电池和超级电容的剩余电量及负载瞬态功率需求,提出了一种模糊控制器改善双能量电动车DC-DC变换器性能的方法。模糊控制器根据车辆运行的不同工况,自动地决策出一个合理的输出电流,进而控制双向半桥Buck/Boost式变换器的电流环。实验结果说明了控制系统具有良好的动态性、可行性、有效性。     

多能互补新能源电站协调控制策略研究

基于对系统功率出力平滑控制的控制研究,结合光能、化学能和电能的优点提出了一种多能互补新能源电站的协调控制策略,采用MPPT控制光伏发电系统,通过控制双向DC-DC逆变器实现蓄电池、超级电容器和氢燃料电池充放电,保证了直流母线电压的稳定。利用蓄电池和超级电容器能量互补特点,通过对电容两端电压的前馈闭环来削弱由负载电流变化引起系统闭环极点改变的影响,实现对储能系统的优化管理。建立多能互补协调控制系统的仿真模型,仿真结果表明,该系统可以解决因光伏功率和负载变化而导致电网电压波动的问题,减少光伏电站因减少功率波动造成的主动削减不可恢复的功率,避免了一定的能量损失,增加了可再生能源运行柔性和经济上的效益最大化。     

电机控制器直流侧前置双向Buck/Boost变换器的直接功率控制策略研究

对电机驱动系统前置双向Buck/Boost变换器后直流母线电压的波动抑制问题进行研究。分析功率前馈控制策略抑制母线电压波动能力较弱的原因。对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电容能量外环、输出功率内环的直接功率控制策略,并将输出功率的变化趋势反映到双向Buck/Boost变换器的发波环节,进一步提高了变换器的动态响应特性。基于小信号模型分析上述两种控制策略的本质区别。小信号模型分析结果、仿真和实验结果都证实,提出的直接功率控制策略比功率前馈控制策略有更好的抑制母线电压波动的能力。     

电机控制器直流侧前置Buck/Boost双向变换器的母线电容电流控制策略研究

电机控制器直流侧的前置Buck/Boost双向变换器可以根据驱动系统需要调节母线电压,提高系统的效率和输出功率。分析传统控制策略不能有效抑制电机工作状态快速切换导致的母线电压波动原因,在此基础上对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电压、母线电容电流双闭环的控制策略。由于母线电容电流不能直接测量,提出一种母线电容电流间接计算方法。小信号模型的对比分析结果证明,母线电容电流控制策略比传统控制策略有更好的抑制母线电压波动的能力。仿真和实验结果都证实了理论分析的正确性。     

基于组合型双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究了一种基于组合型双向DC-DC变换器BDC(bidirectional DC-DC converter)的超级电容储能系统,该系统采用多组多通道交错Buck/Boost双向变换器串联,既可实现开关电流和电压应力的降低也可实现电感量的减小,同时有助于减轻超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。串联变换器模块间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。基于双向变换器的小信号模型分析了超级电容储能系统电流控制与变换器模块均压控制的关系,设计了组合型双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制超级电容充/放电电流的同时实现模块输入电压均衡的解耦控制。进一步根据母线电压变化及超级电容荷电水平提出了储能系统能量控制策略。通过两组三相交错Buck/Boost级联BDC储能系统的实验验证了控制策略的有效性。     

蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略

在分布式发电系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以达到这个要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性。本文将蓄电池与超级电容分别通过双向半桥变换器连接到直流母线上构成混合储能系统,蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供负载波动功率高频分量,抑制负载突变对直流母线造成的冲击。分析了负载功率高频分量的检测方法,建立了双向半桥变换器的数学模型和四种模式下的控制策略。利用DSP实现储能系统的综合控制,通过仿真和实验验证了系统控制策略的有效性。     

混合储能系统拓扑及其多模式综合协调控制

在分布式发电系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以达到这个要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性。此处将蓄电池与超级电容分别通过双向半桥变换器连接到直流母线上构成混合储能系统(HESS),蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供负载波动功率高频分量,抑制负载突变对直流母线造成的冲击。分析了负载功率高频分量的检测方法,建立了双向半桥变换器的数学模型和4种模式下的控制策略。利用DSP实现储能系统的综合控制,通过仿真和实验验证了系统控制策略的有效性。     

直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略

为了充分利用超级电容动态响应快、锂电池能量密度高的特点来提高微网储能系统的动态特性和运行寿命,利用这2种储能器件构成了光伏型直流微网的混合储能系统(HESS).基于对超级电容和锂电池储能下垂特性的分析和工作区间的划分,提出改进型混合储能控制策略;再根据直流微网系统的功率方程、母线电容储能变化与电压变化方程,导出直流母线电压变化与系统功率流向之间的关系,提出对光伏型直流微网的电压分层协调控制策略.实验结果表明,该策略根据电压变化将直流微网的运行划分为5个层区,通过检测直流母线电压的变化量来决定系统的运行层区及光伏、超级电容和锂电池功率变换器的工作方式,保证各层区都有相应变换器来调整直流母线电压、平衡系统功率,实现直流微网电压稳定的控制目标.因此,基于混合储能系统的电压分层协调控制策略能够有效调节直流母线电压,保证直流微网的功率平衡.     

电池储能系统在电力系统中的应用

电池储能系统（BESS）是一种新兴的FACTS器件。具有控制有功功率流的能力,能够同时对接入点的有功功率和无功功率进行调节,为高压输电系统提供快速的响应容量,有效提高了电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。介绍了电池储能系统的基本原理、特点和国外的应用情况,并对它在电力系统中的不同应用进行了综述。     

海岛可再生独立能源电站能量管理系统

建立可再生独立能源电站是解决无电网海岛的能源短缺问题,并促进这些地区经济发展的重要举措.文中介绍了珠海市担杆岛研建的一个风能、太阳能、波浪能3种可再生能源以及备用柴油机组成的混合发电站.采用了海水淡化装置作为可控负载,在可再生能源能流密度较大、电力过剩或淡水紧缺时,投入海水淡化装置,利用多余的电力制造淡水,解决海岛淡水不足的问题.为了更合理地管理能量,设计了基于上、下位机的可再生独立能源电站的能量管理系统.该系统对蓄电池的电压和电流信号进行实时监测,以此估算蓄电池的储能状态,对能流进行控制,并利用全球移动通信系统(GSM)模块TC35i,把电站的状态信息发送到相关人员的手机上.运行结果显示,能量管理系统提高了可再生能源的利用率,延长了蓄电池的使用寿命,为海岛独立能源发电站的高效、稳定运行提供了有力的保障.     

分布式能量系统

针对分布式能量系统在一些最基本的术语、定义、概念中就提法上不明确和不统一的问题,提出了自己的看法,揭示了分布式能量系统的本质特征和产生根源,明确了分布式能量系统在我国的战略地位。     

适应新型电力系统快速频率支撑需求的混合型储能系统动态建模及其控制策略分析

为明确混合型储能快速频率支撑对新型电力系统动态特性的影响,寻找不同场景下混合型储能系统的最佳频率控制策略,提出一种具有通用性的混合型储能系统动态建模方法,并基于该模型设计了适用于蓄电池与飞轮储能组成的混合型储能系统的PI、H_∞及滑模控制策略。通过算例分析比较了不同控制策略下该混合储能系统对电网的频率支持能力。结果显示,当蓄电池采用H_∞控制,飞轮储能系统采用滑模控制时可实现最佳频率支撑效果。     

适应新型电力系统快速频率支撑需求的混合型储能系统动态建模及其控制策略分析

为明确混合型储能快速频率支撑对新型电力系统动态特性的影响,寻找不同场景下混合型储能系统的最佳频率控制策略,提出一种具有通用性的混合型储能系统动态建模方法,并基于该模型设计了适用于蓄电池与飞轮储能组成的混合型储能系统的PI、H_∞及滑模控制策略。通过算例分析比较了不同控制策略下该混合储能系统对电网的频率支持能力。结果显示,当蓄电池采用H_∞控制,飞轮储能系统采用滑模控制时可实现最佳频率支撑效果。     

镍氢电池储能监控系统的开发与应用

上海市电力公司研发的智能电网综合示范工程中的100kW镍氢电池储能系统已于2009年4月正式投入运行。其监控系统具有先进的监控功能和良好的可扩展性。从介绍镍氢电池储能系统的网络拓扑结构和系统构架入手,分析阐述了该系统的功能定位、软件体系结构、功能模块等方面的开发情况。该监控系统已安全稳定运行一年多时间,性能良好。其平台的开放性使其可应用于其他电池系统的监控领域。     

变电站站用电系统中的微电网应用

针对目前微电网容量配置存在的问题,提出一种新的微网容量配置多目标优化方法,对微电网规划中的分布式电源容量和储能系统容量进行联合求解,同时进行优化配置。以1 000 kV变电站站用电系统为例,运用微电网规划设计软件DGPO分别对以光储微网系统、风储微网系统、风光储微网系统等3种系统作为变电站站用电系统的补充电源方案进行设计,推荐采用一种并网/离网运行的光储微网系统作为变电站站用电系统的补充电源。     

分布式风储控制系统硬件设计

分布式风储系统是储能与风电配合的一种新的形式,其控制系统运行环境恶劣但可靠性要求高。为了实现分布式风储系统的稳定运行,以确保安全、满足性能、硬件成熟、数据存储可靠为基本原则对内蒙古某风电场的分布式风储系统的控制系统硬件进行了设计。设计采用了无风扇高可靠工业控制计算机作为主控制器,以数据采集卡实现现场信号的采集,设计的电压电流信号调理电路实现了现场信号的隔离输入,主控制器与现场信号实现了三级信号隔离,保障了设备和人员的安全。通过后备电源设计保证了控制系统的掉电安全。上述设计在风电场实现并成功运行,可为风储系统的推广与应用提供参考。     

电机及其系统节能技术发展综述(待续)

介绍了目前电机系统节能中电机本体节能的产品及标准发展。分析了几种节能电机及其驱动方式,同时分析了节能电机用于电机系统节能时应考虑的因素。简单介绍了电机系统节能技术的发展动态。     

电力系统中储能的系统价值评估方法

储能是未来高比例可再生能源系统的关键支撑技术之一,科学的评价方法是衡量其价值的重要依据。首先,提出储能的系统价值评估方法,全面分析其在电力系统中的价值构成,包括直接价值和间接价值。并给出储能多重应用的协同效应矩阵,分析储能系统价值的特征,全面评估和衡量储能的多重应用价值。然后,建立储能同时应用在削峰填谷、平滑可再生能源和提高供电可靠性的多重价值评估模型,以设备使用率、静态投资回收期和盈利能力指数作为储能的系统价值评估指标。最后,以Garver 6节点测试系统作为算例,计算不同容量配置下储能的系统价值,验证系统价值评估方法的正确性和有效性。