基于超级电容储能的统一负荷质量调节器的研究

以电能质量问题责任分离为出发点,将电能质量划分为供电质量和负荷质量.针对解决负荷质量问题,提出了一种基于超级电容储能的统一负荷质量调节器.调节器以并联型APF拓扑为基础,在其直流母线上配置了新颖的由双管升降压斩波电路控制的超级电容储能系统,利用超级电容的储能,调节器能够实现快速补偿负荷的波动功率或突变功率,使系统侧只需向负荷提供单位功率因数、电流波形正弦、没有冲击的有功功率.仿真研究验证了统一负荷质量调节器拓扑及其控制策略的正确性和有效性,能够有效改善负荷品质,提高电能质量.     

基于超级电容器储能的微网统一电能质量调节器

提出了一种新型的由超级电容器储能模块、光伏阵列、升降压DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、并联逆变器和能量管理系统组成的微网统一电能质量调节器,分析了主电路的基本结构,提出了调节器在并网状态下针对不同电能质量问题控制指令的生成,以及超级电容器和逆变器的连接模块、光伏电池对超级电容器充电模块的设计。仿真结果表明,所提出的统一电能质量调节器可以充分利用光伏电池发出的多余能量,通过超级电容器的快速响应能力,对微网中的多种电能质量问题进行有效治理。     

一种基于超级电容储能的新型交流电压动态调节器

提出了一种新型单相交流电压动态调节器方案,采用双半桥变换电路分别进行串联电压补偿和直流储能调节。其中超级电容组在公共直流侧的使用不仅保证了补偿电压凹陷和严重跌落所需能量,而且显著降低了储能调节变换器的启动次数和工作时间。根据不同的能量平衡方式,分析了该调节器的多模式运行方式以及串联电压补偿和直流储能控制规则。最后5kVA样机的实验结果表明所提出的方案在动态电压恢复和谐波抑制方面具有良好表现。     

并联型模块化级联超级电容多目标电能质量治理研究

为改善10 kV配网侧电能质量,针对传统UPQC与DVR对电压暂降具有补偿深度不够、补偿时间不长等不足,提出了将超级电容储能与模块化多电平变换器拓扑结构相结合,形成并联型模块化级联超级电容储能P-MMC-SCS(parallel-modular multilevel cascaded-super-capacitor storage)多目标电能治理拓扑结构。首先对其主电路拓扑结构进行了分析,然后分别针对电压未暂降时电流补偿分量检测与跟踪及电容均压、电压暂降时电压补偿分量检测与跟踪进行了控制策略研究,根据P-MMC-SCS主电路结构与补偿分量特点采用了PI控制。最后通过在Matlab/Simulink中对P-MMC-SCS仿真研究,结果表明P-MMC-SCS兼具支撑网侧的电压暂降和治理负荷侧电流谐波、无功的功能。     

超级电容公交车充电对电网电能质量的影响分析

作为城市交通一个重要发展方向的超级电容公交车,在其并入电网充电的瞬间会对电网产生一些影响,包括电压跌落、谐波及功率因数等问题。在基于PSCAD仿真建模的基础上对超级电容公交车接入电网产生的电能质量问题进行了分析,进一步验证了超级电容公交车的实用性,对实际项目的开展具有指导意义。     

带储能系统的新型统一电能质量调节器的设计

针对传统统一电能质量调节器(UPQC)在断电的情况下无法为用户提供电能的缺点,提出一种基于储能系统的UPQC结构,并设计了相关控制策略对其进行控制。当电网正常时,通过并联有源电力滤波器(PAPF)吸收一定的有功功率对蓄电池进行充电。一旦电网断开,蓄电池迅速释放电能使直流侧电压稳定,同时通过控制串联有源电力滤波器(SAPF)逆变,保持用户端电压稳定。为了实现储能系统稳压与PAPF稳压的无缝切换,设计了带积分预设的比例积分(PI)算法。针对电压定向方法,按照其定义,设计一种直接计算定向角的方法,该方法具有计算精度高,无相位滞后等优点。系统采用双DSP芯片控制,一片控制SAPF和PAPF,另外一片控制储能系统,两片DSP芯片通过RS232总线连接到ARM单片机,进行协调控制。实验结果表明,该系统能够有效地改善电能质量,即使在电网断开的情况下,也能继续为用户提供高品质电能。     

基于超级电容储能的风电场功率调节系统建模与控制

随着风电装机容量的不断提高,风电输出功率的波动性给电网带来的不利影响越来越得到重视。文中介绍一种基于超级电容储能的风电场功率调节系统,利用超级电容器组作为储能元件,平抑风电场有功、无功功率波动,维持风电场输出端电压,降低风电场对电网电能质量的影响。基于功率调节系统的结构特点和工作原理,提出了一种网级控制、超级电容能量管理和变流器控制相结合的控制策略,并建立了变流器的动态小信号模型,进行了环路控制器设计。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对系统的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了该装置具有良好的运行性能。     

蓄电池-超级电容混合储能系统放电控制策略

提出了一种针对直流照明负载的超级电容-蓄电池混合储能系统放电控制策略。该方案利用简单的电力电子控制电路,合理控制超级电容与蓄电池放电顺序,利用超级电容功率密度高、瞬时放电电流大的优势应对突加负载带来的冲击性电流,减小对蓄电池的冲击,利用仿真软件对该放电控制策略进行了全过程仿真。仿真结果表明:该控制方法可以有效减少放电初期冲击电流对蓄电池的影响,延长蓄电池使用寿命。     

三电平变换器在地铁超级电容储能中的应用

地铁超级电容储能系统具有双向稳压、功率密度高、充放电速度快和对交流电网无谐波污染等优点,是地铁再生电能吸收再利用的理想方案。DC/DC变换器作为地铁牵引网和超级电容之间的能量通道,是储能系统的核心。采用三电平DC/DC变换器,相对于两电平而言具有输入电压等级高、电流纹波小、效率高、体积小等优点。首先分析了三电平DC/DC变换器的工作原理,然后给出了超级电容及DC/DC变换器的设计方法,并详细设计了双闭环控制、前馈控制和均压策略,最后设计了1台最大功率为900 kW的超级电容储能系统,并搭建了PSCAD仿真模型,仿真结果验证了所设计的超级电容储能系统主电路和控制策略的合理性和可行性。     

超级电容器储能系统的应用研究综述

超级电容器储能对于平滑、缓冲不稳定电能需求,改善电能质量具有重要意义。这里从基本特性、模型研究、功率变换、控制策略及容量确定、系统综合优化与评估几个方面综述了超级电容器应用领域的研究现状,总结了各类超级电容模型、功率电路拓扑、非线性控制策略的特点。指出应通过系统的优化评估实现超级电容器储能系统整体性能的改善、储能利用率的提高以及构建成本的下降。     

超级电容器储能系统电压均衡模块研究

此处研究和设计了一种超级电容均衡模块,用于减少甚至消除超级电容器模块之间存在的电压不均衡,以此来有效提高超级电容器储能系统的电容容量利用率,并延长其寿命。模块采用一种新的采样及控制模式,避免了庞大的电压检测电路和复杂的控制电路,通过单片机控制均衡电流和均衡时间,能对均衡速度和时间有效的控制。系统还具备与上位机通讯的功能,可以根据上位机的命令来执行操作,更加灵活方便。此处具体分析了所研究均衡电路的结构和工作原理,论证了该电路的特点和优势。结合超级电容器储能系统的应用背景设计了电路,进行了实验研究,验证了这种电压均衡控制模块的可行性。     

基于STATCOM的超级电容储能系统的风电并网

为了提高电网的电能质量,探讨了一种与永磁同步发电机(PMSG)相连接的电网控制和运行策略。该电机以直驱变速风电机组和静止同步补偿器(STATCOM)为基础,STATCOM的应用是通过风力涡轮机的不脱网运转能力来提高了系统性能,发电机侧变换器的控制策略是应用STATCOM控制器实现传输效率最大化。通过Matlab对其进行了仿真验证。仿真结果表明,带有STATCOM的超级电容器能量存储系统能够提高风能系统电网故障或扰动时的稳态和动态性能。     

应用于矿井提升机系统的超级电容储能型MMC

提出一种应用于矿井提升电气传动系统的超级电容储能型模块化多电平变换器MMC-SCES(super capacitor energy storage based modular multilevel converter),采用分布式超级电容组作为子模块的直流支撑电容,用于吸收提升机的再生制动能量,并在牵引工况合理释放,以提高能量的利用效率。首先分析了MMC-SCES的拓扑和工作原理;在此基础上研究了系统的关键控制策略;并通过仿真算例对所提MMC-SCES拓扑进行了验证。结果表明,MMC-SCES能够适应提升机的变频调速工况,提高了系统能量复用率,在中高压矿井提升电气传动领域中具有良好的工程应用前景。     

基于超级电容储能的SiC器件变流器性能分析

超级电容储能系统的促进功率响应能力优势是改善分布式发电电源的电能输出效率的有效方式,为此利用SiC器件设计SiC MOSFET典型等效开关模型,并将其应用到超级电容储能系统中,进一步提升系统单位能量的传输能力。基于超级电容器工作原理,建立超级电容储能系统数学模型,有效分析基于超级电容储能的SiC器件变流器性能。经仿真验证,超级电容器可准确响应功率由负到正的变化;随着传输功率的逐渐增大,基于超级电容储能的SiC器件变流器传输效率也呈现上升趋势,在功率接近储能系统变流器额定功率时,变流器效率逐步稳定,运行效率在98%左右;响应速度较快,输出电压波动以及输出功率的波动幅度较小,具备较强的输出抗干扰性;达到电压稳定输出的时间较短,且超调量较低。     

基于超级电容器的混合储能在直流微电网中的应用

针对直流微电网中对母线电压稳定性的要求及蓄电池的性能缺陷,采用超级电容器与蓄电池有机结合的混合储能系统;分析了混合储能系统的结构,改善储能系统的性能,提高其响应速度及抗冲击能力;设计了混合储能系统的输出特性,使其在孤岛状态能有效的控制母线电压,最后在matlab/simulink中搭建了系统的仿真模型,对微电网并网转孤岛运行进行分析,仿真结果表明了混合储能系统的有效性。     

超级电容器储能系统并网控制研究

以超级电容器作为储能元件设计了超级电容器储能并网系统,并将无差拍控制应用到超级电容器储能系统的并网控制中,能实现对并网系统的有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善了并网系统的电能质量和稳定性.通过仿真验证了所提方法的正确性,结果表明:所设计的并网系统控制简单、灵活性强,随时可以实现无冲击并网,可提高系统效率,可控性良好.     

基于超级电容储能系统的不对称故障下PMSG控制策略研究

为了提高直驱型永磁同步风力发电机的低电压穿越能力,通过对其在电网电压不对称故障下产生的2倍工频分量机理进行分析,提出了一种基于超级电容储能系统的新型改进控制策略.基于功率平衡的思想,直流侧采用超级电容储能系统,并改用功率外环电流内环的控制策略,以实现不对称故障时堆积在直流侧不平衡功率的平滑控制.同时,在网侧采用双二阶广...