级联多电平储能功率转换系统调制方法分析

主要针对H桥级联型大容量电池储能功率转换系统(PCS)调制策略进行了理论分析和研究。首先针对载波移相PWM调制,载波层叠PWM调制以及阶梯波调制分别分析了其电压频谱特性,并设计出一种简单的阶梯波调制方法。其次基于容量等级和额定电压为2 MW/10 kV的储能功率转换系统,构建了Matlab仿真模型,仿真验证了这种阶梯波调制的有效性并比对不同调制方法的差别。     

适用于大容量储能系统的级联H桥和模块化 多电平逆变器分析比较

大容量储能系统(energy storage system,ESS)一般需要通过功率转换系统(power conversion system,PCS)并入电网中,目前大容量PCS较为先进拓扑主要有级联H桥结构和模块化多电平结构。对结合储能系统的级联H桥逆变器和模块化多电平逆变器进行了仿真和分析,将它们在可靠性、输出效率、经济性等多方面进行评估比较,分析结果表明2种拓扑各具特色的同时也不可避免的存在不足,对此提出了适用于大容量储能系统输出拓扑的建议。     

单相级联多电平光伏并网逆变器控制策略综述

级联多电平逆变器不仅能够实现各级光伏阵列的最大功率点跟踪,提高光伏利用率,而且具有系统开关损耗小、能量变换效率高以及并网电流谐波含量低等优势,在大规模光伏并网系统研究和工程应用领域备受青睐。综述了近年来级联多电平光伏并网逆变器控制策略的研究成果,依据各个级联单元的调制比配置方式不同,将变换器的功率平衡控制策略分成了三类,在分析各类控制原理和特点基础上,推导出了系统功率平衡控制策略的约束条件公式,进而指出了级联多电平光伏并网逆变器拓扑结构和控制策略的改进方法。     

级联型多电平逆变器的功率均衡控制策略

该文针对级联型多电平逆变器的几种调制方法，包括阶梯波调制法、特定谐波消除脉宽调制法和载波空间排列SPWM法，提出了一种新的功率均衡控制策略。该策略利用级联型多电平逆变器相电压冗余的特点，通过以1/4输出周期为单位互换各个H桥单元的输出电压波形，实现了各个H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。与现有的功率均衡策略相比，新的策略可以在一个输出周期内达到功率均衡，并具有控制简单，H桥单元功率波动小的优点，同时满足对效率和波形的要求。该文以三单元七电平级联型逆变器为例，对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。     

级联多电平逆变器研究

介绍了带独立直流电源的级联多电平逆变器的拓扑结构，讲述了优化阶梯波宽度技术的基本原理，并对级联七电平逆变器进行了仿真分析和实验研究。     

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构.主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量.该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式.文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果.仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性.     

阶梯波合成级联型多电平逆变器功率均衡策略

首先指出在波形质量要求相同的条件下,III型级联多电平逆变器所需级联单元个数最少。接着讨论了3种级联多电平逆变器功率均衡问题,指出I型级联单元数低于7时,宜采用循环脉冲实现功率均衡,高于7时,宜采用调整开关角的方式实现功率均衡;II型级联多电平逆变器只能通过调整开关角实现功率均衡,由于开关组合方式冗余,II型存在多组功率均衡方程组,而通过计算发现,2单元III型级联多电平逆变器无法实现功率均衡。最后通过一台单相容量为2 kVA的原理样机对3单元II型级联多电平逆变器的均衡策略进行了实验验证。     

级联型NPC-HB多电平逆变器功率均衡控制策略研究

针对级联型中点钳位全桥(neutral point clamped H-bridge,NPC-HB)多电平逆变器模块间存在功率不均衡的问题,通过详细分析传统基于载波层叠调制策略下模块输出功率与输出电压基波有效值之间的定量关系,提出一种改进型混合调制策略。该策略将载波层叠和移相相结合,不仅能够保证各个模块输出功率的均衡,而且可提高输出电压的等效开关频率,进而有效地降低输出滤波器的体积和成本。文中对模块间功率分布情况以及模块内部各个器件损耗分布情况进行分析,并搭建含两个级联NPC-HB九电平模块的实验样机。实验结果表明该调制策略能够有效解决级联系统中各功率模块之间的功率均衡问题。     

级联多电平光伏并网逆变器研究

介绍了采用级联H桥的光伏并网逆变器拓扑结构.调制方式上选择载波相移正弦脉宽调制技术(CPSSPWM),该技术可增加输出电压电平数并使其谐波含量更小.采用电压外环、功率内环的双闭环并网控制策略,电压环可独立控制各单元的直流侧电压,使得每个单元都可跟踪各自的最大功率点(MPP);功率环不仅可控制输出电流的功率因数,而且可平...     

级联型储能功率变换系统控制策略综述

级联型储能功率变换系统广泛应用于高压大容量场合,对电力系统起到削峰填谷的作用,其控制策略的好坏直接影响到储能系统的性能和可靠性.因此,近年来对级联型储能功率变换系统控制策略的研究引起了广泛关注,国内外学者对其进行了大量研究,主要可分为功率控制、均衡控制及容错控制三个方面,根据这三个方面对级联型储能功率变换系统控制策略进...     

基于两级式变流器混合储能系统的应用

为提高诸如光伏、风力等可再生能源发电功率的可控性,避免由于外界环境变化引起的功率波动对电网的负面影响,提出一种基于两级式储能变流器的混合储能系统,采用PQ控制策略平抑可再生能源功率波动的方案。通过低通滤波算法估算混合储能系统的能量补偿,进一步设计控制器,精确控制储能系统的能量流向,达到储能系统与电网之间及时准确的能量交换。以光伏发电为应用背景,在MATLAB/SIMULINK中搭建混合储能系统模型。仿真结果表明:该方法使得光伏发电模块输出功率平缓,起到了平抑效果,可以满足电力系统实时调度的要求。     

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。     

一种基于公共直流母线的链式储能系统

随着城市电网中分布式储能系统容量的增大,储能系统接入的电压等级也在升高,基于城市配电网对电能质量的要求,电网接入系统的谐波必须控制在较低水平,这就限制了器件的最低开关频率,使得大容量储能系统的效率难以提高。常规多电平变流器技术可以在降低器件开关频率的同时达到更高的输出波形质量,符合大容量变流器的发展趋势,但其中工频变压器的设计、体积与噪音等都限制了多电平拓扑的发展。结合多电平链式拓扑与高频变压器技术,设计了一种基于公共直流母线的多电平储能系统,并通过仿真与实验验证了这种拓扑结构的可行性,有望在未来作为一种可选的储能系统接入方案。     

具有储能功能的链式STATCOM研究

针对具有储能功能的无功补偿器BS-STATCOM(STATCOM with battery energy storge system),讨论了其拓扑演化过程与系统集成特点,研究了其有功无功耦合问题,并分析了采用类STATCOM控制策略存在的问题。提出一种基于bangbang原理的新型控制策略,并对比分析,结果表明所提出的基于bangbang原理的新型控制策略能够有效地改善功率控制性能,扩大有功输出的范围。基于MATALB/Simulink构建了2 Mvar的BS-STATCOM仿真分析平台,分别对两种控制策略进行了仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

级联H桥中压储能系统离网控制策略

在高压大功率储能应用场景中采用中压储能系统相对低压储能系统具有更高的效率。目前基于级联H桥的中压储能系统研究较多,但已有研究多集中于并网运行,离网控制研究较少。该文对基于级联H桥的模块化多电平中压储能系统的离网运行控制进行了阐述。建立了级联H桥中压储能系统的离网模型,提出了包含交流电压外环和电流内环的中压储能系统离网电压控制策略,并针对离网运行时单相负载较多,三相电压容易不平衡的问题,提出了三相电压不平衡补偿控制方法。搭建了MATLAB/RT_LAB实时仿真系统,对上述控制进行了仿真验证。结果表明,三相负载平衡时,负载端电压保持恒定,电流内环跟踪精确;三相负载不平衡时,经电压不平衡补偿后,负载端的三相电压仍然能保持平衡,负载三相电流则随三相负载的大小而不同,仿真证明了该文提出的级联H桥中压储能系统离网控制策略的有效性。     

基于能效优化的液流电池储能监控系统研制

为了提高全钒液流电池储能系统能量转化效率,结合钒电池各种电量和非电量数据采集和分析,通过控制策略优化和软硬件设计,研制了全钒液流电池储能监控系统,实现对全钒液流电池电解液流量在0～100 kW功率下的优化控制,通过降低泵耗和电堆极化,减少了系统的能耗,充电时可达到14.22 kWh,放电时可达到7.69kWh.100 kW级的全钒液流电池储能系统充放电试验结果表明,该监控方式可有效提升系统整体效率,充电时可达到7.70％,放电时可达到6.68％所提出的电解液流量控制方式可为液流电池储能系统能效优化提供借鉴.     

化学储能功率转换系统的研究

化学储能系统为解决风电、光伏等间歇式新能源大规模并网问题,提供了一种新的解决方案.以某储能型风电场项目为背景,对储能系统功率转换单元(PCS)进行深入研究,采用DC-DC和DC-AC两级变换器的拓扑结构,实现电池侧和电网侧能量的双向流动.搭建了仿真平台,并开发了一套1 MW级的储能变流器单元样机,仿真和实验表明,变流器性能良好,为实现风场功率波动平抑、风场能量调度等高层控制策略,提供了基础平台.     

飞轮储能系统发电运行控制技术的研究

设计了基于永磁无刷直流电机的飞轮储能单元的能量转换控制系统。研究了永磁无刷直流电机的发电控制技术,提出了飞轮储能系统减速发电过程中电机能量回馈升压控制方案,建立了飞轮储能系统发电控制的仿真模型,并对减速发电过程进行了仿真分析。     

飞轮储能风力发电系统的功率快速平滑控制策略研究

飞轮储能风力发电系统可充分利用风能资源,抑制风电系统功率波动。但是飞轮储能系统的并网逆变器输出功率的高频扰动将降低电网吸纳风能的能力。且增加飞轮储能系统后,风力发电系统的软硬件成本较高。文中通过分析并网逆变器输出功率的高频扰动风量,计算飞轮储能系统功率参考值,实现快速功率平滑控制,减少并网功率波动,增加电网吸纳能力。通过采用定频滞环控制策略,克服了开关频率不固定、输出电流谐波含量高的缺点,其响应速度快,软硬件资源要求低,可减少PI控制器,减少锁相环等环节,降低软件开发成本。为验证采用定频滞环控制的快速功率平滑控制策略的性能,设计了仿真模型,并进行实验验证。仿真和实验结果表明：该控制策略可快速降低网侧有功功率波动,减小网侧电流谐波且软硬件成本低。