基于储能的直流微电网能量管理和电压控制研究

对直流微电网能量管理和蓄电池稳定直流微电网母线电压进行了控制策略的探讨和仿真研究.在介绍了系统的结构和组成部分后对系统进行建模,在此基础上进行控制器的设计,并采取合适的控制策略.最后给出蓄电池的能量管理策略并在PSCAD软件上对控制器以及控制策略的效果进行仿真验证.结果表明,蓄电池能够减少分布式电源和负荷并网以及负荷波动对于直流母线电压的影响,降低直流母线电压跌落的程度以及缩短电压的恢复时间.     

基于动态负荷分配的直流微电网电压控制策略

U-I下垂控制具有良好的自适应性及扩展性,可用于直流微电网的电压控制及负荷分配.传统下垂控制存在难以兼顾稳态电压控制精度与负荷分配精度、下垂系数整定受限等问题.为此,提出了一种适用于下垂控制的二次电压控制策略,通过电压灵敏度整定下垂控制的电压参考值,实现直流母线电压的快速调节,提高系统的暂态响应速度;根据运行需求整定负...     

孤岛直流微电网DC-DC变换器的非线性控制技术

孤岛直流微电网中的电源一般为各分布式电源和储能设备,但是它们为直流微电网系统提供能量时都会存在波动性,从而影响系统母线电压的稳定性。以含有储能变换器的直流微电网为参考对象,设计一种非线性Backstepping控制器,用于控制母线电压的稳定性。控制器采用非线性设计方法,通过在设计过程中的不同阶段选择相应的李雅普诺夫函数,保证系统的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建直流微电网仿真模型,验证直流微电网系统输入端存在波动时,所设计的控制器对维持母线电压稳定的有效性。     

直流微电网电压等级的选择及其稳定控制策略研究

针对直流微电网电压等级的选择与确定,在已有直流标准和直流工程电压等级基础上,考虑微电网容量和供电半径,进行运行损耗计算,从而选择最优的直流母线电压等级。针对直流微电网电压稳定控制,并网运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定,AC/DC逆变器控制直流微电网并网功率。孤岛运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定。在PSCAD/EMTDC中搭建直流微电网仿真模型,进行不同运行模式下的电压稳定控制策略仿真验证。结果表明,所采用的电压稳定控制策略,在光伏发电功率和负荷功率波动的情况下,能很好地控制直流微电网电压稳定。     

直流微电网电压电流分布式控制方法研究

电压和电流平衡对于保证直流微电网正常运行具有重要作用。为此提出了一种新的分布式电压、电流控制方法,实现了直流微电网的均流和均压调节。所考虑的直流微电网由多个分布式发电单元（DGU）通过阻性输电线互连而成,每个DGU包括一个通用电源,通过DC-DC Buck变换器提供负载电流。所提出的分布式控制方案独立于受控微电网的初始条件,实现了均流和平均电压调节,此外所提出的方案只需要测量电网产生的电流,并且与微电网参数和通信网络的拓扑结构无关。最后通过仿真实验进行了验证,仿真结果表明,所提出的算法具有良好的全局收敛性,研究结果可为直流微电网控制提供参考。     

直流微电网电压平衡器的控制策略

提出了一种适用于直流微电网负荷不平衡的电压平衡器控制方法,为直流微电网系统用户端提供稳定可靠的直流供电。根据电压平衡器主电路拓扑结构,通过状态空间平均法对其建立小信号模型,在电路模型分析的基础上引入PWM控制技术,采用 PI环节实现输出电压的平衡控制,保证平衡器输出端的稳定,抑制负荷扰动对直流输出电压的影响。利用MATLAB仿真软件搭建了15 kW的实验样机,并在负荷变动的情况下对电压平衡器进行仿真验证。仿真结果表明了理论的正确性及所提出控制策略的有效性。     

自治直流微电网分层控制策略

分布式控制策略由于可以与系统的监测体系相结合,有效解决了传统下垂控制方法所带来的电压跌落等问题。鉴于已有分布式控制策略在电压跌落补偿以及储能系统管理等方面的不足,该文采用新的分层控制策略来实现孤立直流微电网的可靠运行。该策略分为2层,第1层控制是就地控制,采用本地母线电压信号作为电力平衡指标来划分系统的运行模式;第2层控制是依靠通信的系统级控制,采用低带宽通信技术来实现母线电压的实时调节,并且根据蓄电池荷电状态(stage of charge,SOC)调节下垂控制参数以达到SOC均衡化的目的。通过MATLAB/simulink搭建了光储直流微电网模型,仿真结果验证了第1层控制可以不依靠通信连接来实现系统可靠运行,加入依靠通信的第2层控制后,能有效解决传统下垂控制所带来的电压跌落问题,并实现蓄电池SOC的均衡化。     

船舶直流微电网非线性积分均流控制

针对船舶储能系统中DC-DC变换器的参数和线路阻抗不一致引起的均流问题,提出一种基于虚构交流电压信号的非线性积分均流控制方法.借鉴交流微电网中逆变器的下垂控制机理,虚构频率与变换器输出电流呈现下垂特性的交流电压,使得DC-DC变换器也可以通过频率来协调变换器间的负载分配.在非线性积分Sin(∫)作用下促使变换器的虚拟频...     

基于滑模的直流微电网电压稳定方法

直流微电网中含有大量的 Boost变换器等电力电子器件,这些变换器表现为恒功率负载(CPL),具有负阻抗特性,会破坏系统的稳定性.为此提出一种基于滑模的控制方法,用于给 CPL提供稳定的功率和电压,提高系统稳定性.首先介绍了 CPL的负阻抗特性,然后通过雅克比矩阵和特征值分析 CPL引起的系统不稳定性,基于此提出一种滑模面,选取指数趋近率求解控制率,最后通过仿真验证了所提出的控制方法在不同工况下的有效性。     

基于分布式协同的双极直流微电网不平衡电压控制策略

双极直流微电网正、负极直流负荷的变化会导致直流母线电压偏离额定值,使正、负极电压出现不平衡,由此产生的不平衡电流还会增加网络损耗.为协调不同分布式电源参与直流微电网的不平衡电压控制,控制电压不平衡度在合理范围内或某一限定值,保证系统的稳定运行,该文以电压下垂控制作为一次控制,再基于一致性理论和电压不平衡度与正、负极电压...     

基于非线性干扰观测器的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网母线电压控制问题,设计一种应用于DC-DC双向变流器直流母线电压控制系统的非线性干扰观测器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下即可实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流微电网内分布式电源和负荷的扩展和即插即用;进一步提出基于该非线性干扰观测器输出结果的前馈控制方法,以有效抑制暂态直流母线电压波动和冲击。若直流微电网中存在三相不平衡交流负荷或通过单相DC-AC变流器并入交流系统等,将导致直流母线电压中存在二倍频脉动分量,进而使控制直流母线电压的DC-DC变流器电感电流中含有该低频纹波分量,影响系统稳定性。为此提出在上述直流母线电压控制方法基础上引入基于二阶通用积分环节的带通滤波器,以有效抑制DC-DC电感电流中的低频脉动分量。最终在包含直流模拟电源、直流负荷、由DC-AC接入的三相不平衡负荷及双向DC-AC变流器构成的直流微电网实验平台中验证了所提方法的有效性。     

基于FO-PI控制器的直流微网母线电压控制策略

为改善直流微电网母线电压稳定性及动态性能,提出一种基于自适应参数整定的FO-PI控制器控制直流母线电压方法。该方法在传统PI控制策略的基础上引入具有多参数可调的FO-PI控制器,并将带有自适应权重策略的粒子群算法运用于FO-PI控制器,从而解决控制器在具有多个参数时不可同时调节这些参数的问题。让直流微电网电压控制系统达到更优的可控性及灵活度。实验结果表明,所提出的控制策略在不增加系统成本的同时,能够使母线电压抗负载扰动能力更强,而且其整体性能优于传统控制方法。     

基于自适应下垂控制的联网型直流微网母线电压控制

考虑到通讯和电力电子技术的发展,针对以能量路由器作为与传统电网连接设备的联网型直流微电网,提出一种基于自适应下垂控制方法的直流母线电压控制策略.该策略根据直流母线电压波动范围切换不同单元对电压进行控制,同时采用自适应下垂控制协调本地储能单元,根据各自荷电状态和最大输出能力自动分配负荷功率.该控制策略无需通信,满足各单元...     

直流微网母线电压稳定控制策略

直流微网母线电压决定于电源、负荷及相应控制策略,为解决风电、光伏等间歇性电源即插即用、负荷随机投切等复杂情况的微网直流母线电压恒定问题,该文建立了相应数学模型,提出了一种基于混合储能优化控制母线电压波动的多模式电压稳定策略,在考虑储能荷电状态约束的基础上采用电压分段下垂控制方法,实现储能系统对负荷变化的实时跟踪,提高了...     

基于分散PV-BES协调架构的孤岛直流微网电压控制

提出了一种用于即插即用微网的分散光伏-电池储能(PV-BES)协调控制方法.当电池储能单元因荷电状态(SOC)限制或充放电功率限制而达到饱和状态时,光伏发电单元可以在直流母线电压控制下运行.模式转换和功率共享基于一种无通信的方式.通过绕过通信,微网(MG)系统可以变得更加灵活可靠.所设计的控制系统分别包含光伏变换器和BES变换器的控制器.PV变换器控制器可以实现最大功率点跟踪控制和下垂控制之间的无缝模式转换.BES变换器控制器具有高通滤波器路径解耦的特性,在发电主导模式下可改善MG动态性能.BES高通滤波补偿克服了PV主导模式下动态性能差的问题,使系统对PV参数变化具有更强的抵抗能力.最后,仿真和实验结果验证了这一方法的有效性.     

光伏直流微网协调直流电压控制策略的研究

直流微电网是新能源发电接入常规公用电网的一种有效方式,并以其显著的优势成为微电网技术研究的一个新方向。本文以光伏发电系统、储能系统、交直流负荷组成的直流微电网为研究对象,在分析该直流微电网运行状态的基础上,提出了直流电压协调控制策略。该控制策略根据直流电压的变化量以及蓄电池的荷电状态SOC(State of Charge)自动协调各换流器的工作状态,从而实现了在各种运行工况下直流微电网内的有功功率平衡,达到了维持直流母线电压稳定的目的。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真实验,结果验证了该控制策略的有效性。     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性.因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通...     

基于鲁棒扰动观测器的直流微电网电压动态补偿控制

针对直流微电网中母线电压控制问题,设计一种基于鲁棒扰动观测器的动态补偿控制策略,完成DC-DC变换器的电压补偿。首先,在直流微电网系统架构的基础上对母线电压波动进行理论分析。其次,建立直流微电网系统的DC-DC变换器状态空间数学模型,得到控制系统的输入输出关系。根据鲁棒双互质分解和尤拉参数化稳定控制器理论,得到基于鲁棒扰动观测器的控制架构,应用模型匹配理论反向补偿电流扰动所产生的输出值。通过线性矩阵不等式(LMI)方法求解电压环补偿控制器,并根据DC-DC变换器的动态结构图设计电流环补偿控制器。半实物仿真结果表明,该架构能够在不改变原系统结构参数的前提下,提升DC-DC变换器的动态性能,抑制负载投切、功率波动以及交流侧负载不平衡等引起的直流母线电压波动,增强系统的鲁棒性。