基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC变换器建模与控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径.采用超级电容储能的节能系统,能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能.本文通过分析超级电容储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造系统的Lyapunov函数,并以此推导出系统切换控制律.在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能.     

直流供电交错并联双向DC/DC变换器切换控制策略

分布式可再生能源的推广应用、节能减排的需求以及用户终端负荷特性的变化,给传统交流供电带来了巨大挑战,直流供电因其强大的节能优势受到广泛关注。作为直流供电系统的关键组成部分,DC/DC变换器对稳定性有较高的要求。目前变换器普遍采用小信号建模,建模精度不高,在面临大的扰动时系统可能变得不稳定。文中基于切换系统理论,提出一种储能交错并联双向DC/DC变换器的切换控制方法,直接对系统进行大信号建模,建模精度高。首先选取系统储能函数作为共同的Lyapunov函数并设计最优切换率,然后分析了该切换率条件下系统在切换平衡点处的稳定性,最后在Matlab中进行了仿真,搭建了基于SiC MOSFET的双向DC/DC变换器样机进行验证。实验验证了该切换控制策略的有效性。     

超级电容储能式电梯应用研究

针对现有的回馈并网型电梯节能技术存在的并网谐波及干扰的不足,设计了基于超级电容储能装置的储能式电梯系统。通过双向DC-DC变换器实现电梯回馈能量的存储与再利用;同时针对电梯系统,对超级电容储能装置的参数设计并给出了分析方法。仿真及样机实验结果表明,该系统能够实现回馈能量的有效利用,节能效果达到26%,并且保持原转矩和速度的平稳性,超级电容储能装置未对原有电梯系统的舒适性和安全性造成影响。     

基于改进型数字锁相环驱动的电机飞轮储能系统

电机飞轮储能系统,可在市电或者其它独立电源发生断电后,由电机飞轮储能系统来实现两个供电电源切换时的不间断供电,并保证电源切换时各项电能质量指标和供电性能不会因为主供电源故障而产生间断或不连续变化。本文对电机飞轮储能系统能量转换系统,电力电子装置实现方案进行深入分析,搭建了仿真模型,并且以微处理器ds PIC30F3011为控制核心,建立了模拟实验平台,对系统中的电机飞轮储能系统充放电控制进行了实验。仿真和实验结果充分验证了在移动电站中使用电机飞轮储能系统,能够有效地改善移动电站系统的供电性能。     

多电机共直流母线交流传动节能系统结构研究

在工业生产过程中,为了节约能源,通常采用多个电机共用一条直流母线的结构,回收并利用电机运行在第2或第4象限处在制动发电状态所再生的电能.首先分析了多电机共直流母线交流传动节能系统工作原理,根据制动状态电机回馈总能量大于耗能状态电机耗电总能量的处理方式不同,对多电机共直流母线交流传动节能系统的结构进行分类,分析各种结构的...     

基于混杂Petri网的共直流母线交流传动系统建模与节能控制

通过引入混杂系统理论,在分析系统运行过程的基础上,建立了共直流母线交流传动系统混杂Petri网模型和电机功率模型.在此基础上提出了一种基于配对理论的节能控制算法,即在电机状态可调控时段,通过改变随机运行状态,使耗能状态激发与回馈状态激发模糊配对的电机状态调控算法.采用该方法的直流母线功率仿真结果表明,该方法能有效地调整控制电机状态,使处在耗能状态电机最大限度地吸收制动状态电机再生的电能,减小了直流母线功率波动,提高了系统性能.     

共直流母线多电机系统的混杂动态模型及调度

为了节约能源,在分析共直流母线多电机节能系统的基础上,提出一种由不可控整流器、储能装置加多电机调度构成的系统。首先针对该系统,将离散系统的活动周期图建模方法推广至混杂系统构建共直流母线多电机节能系统模型,进而在此模型基础上提出了一种基于均匀分布理论的多电机调度算法。以起重机为例的仿真结果表明,该算法能有效地调度电机工作状态,使处在耗能状态电机最大限度地吸收制动状态电机再生的电能,提高系统性能。     

超级电容在电梯节能中的应用

电梯作为位能性负载,节能潜力巨大。针对现有的回馈并网型电梯节能技术存在的并网谐波及干扰等问题,设计了基于超级电容储能装置的超级电容节能型电梯系统。通过双向DC-DC变换器实现电梯回馈能量的存储与再利用,利用紧急电源供给(EPS)装置实现辅助系统供电及紧急救援功能;同时针对电梯系统,对超级电容储能装置参数设计进行了研究,并给出了参数选择方法。仿真及样机实验结果表明,超级电容节能型电梯能够实现回馈能量的有效利用,节能效果提高26.0%。     

基于变频器的能量回馈式永磁电机自动化测试系统

为了准确评估永磁同步电机在电压偏差条件下的负载性能及运行性能,开发了基于变频器的能量回馈式永磁电机自动化测试系统。采用变频器驱动的永磁伺服电机作负载,动态响应快、控制精度高,测试过程中可将被试电机机械能转化为电能回馈至电网,从而实现节能测试。系统结合变频器可实现市电向调压器的无冲击电源切换,可测试电压偏差条件及过载、失步等非正常工况下电机性能。此外,被试电机只需装卸一次,即可完成空载、负载、温升、反电势等多项试验,有效解决因反复装卸引起的耗时长等问题。现场测试表明,该系统自动化程度高,测试流程简便,可以满足电机出厂或用户购置新电机时的常规检测试验要求。     

一类切换系统的连续分段Lyapunov函数

切换系统是一类重要的混合动态系统，其稳定性不但与子系统是否稳定有关，还与切换控制函数有关。本文分析了在特定切换控制函数作用下，切换系统的稳定性，用连续分段Lyapunov函数讨论了切换系统稳定的充分条件。它不但适用于线性切换系统，对非线性系统也适用。连续分段Lyapunov函数的条件比公共Lyapunov函数和多Lyapunov函数的条件容易满足，能够分析含有不稳定子系统的切换系统的稳定性。最后给出两个例子说明了连续分段Lyapunov函数方法的有效性。     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

基于模糊控制策略的超级电容节能电梯研究

在分析电梯变频调速及工作过程中能量流向的基础上,针对电梯回馈能量的回收利用,设计了一种利用超级电容节能的拓扑结构,并提出了一种基于模糊控制的控制策略,采用Matlab/simulink软件进行了仿真,仿真和实验结果都表明超级电容储能的节能系统能够在电机制动时回收制动能量,从而验证了这种节能方案的可行性和基于模糊规则的能量管理方法的有效性。     

新型能量回馈式异步电机测试系统研究

提出了一种新型的能量回馈式异步电机性能测试系统结构,采用绕线式异步电动机作为陪测电机,与被测电机对拖的方式,对被测电机消耗的能量进行回馈利用,提高了测试系统的运行效率,达到很好的节能效果。介绍了系统的结构、原理和控制策略,并通过仿真对系统方案的可行性和节能效果进行了验证。     

基于切换模型的双向AC-DC变换器控制策略

双向AC-DC变换器作为交直流混合微电网的重要组成部分,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。本文基于切换系统理论,提出一种双向AC-DC切换控制方法。该方法首先建立双向AC-DC切换动态模型,选取系统的储能函数作为共同Lyapunov函数。基于此,设计了系统最优切换律并分析了该切换律条件下系统在切换平衡点处的稳定性。为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对切换策略离散化。仿真和实验结果验证了本文所采用的建模方法和控制策略的有效性。     

电气化铁路自发自用型光伏储能系统及其控制策略

将光伏发电应用于电气化铁路,有助于推进铁路系统的节能减排以及光伏电能的就近消纳。针对电气化铁路光伏发电系统存在有功功率反送的问题,对其配置储能系统,组成背靠背光伏储能系统;在背靠背逆变器的控制方法中加入限幅器,在光伏系统MPPT控制的基础上引入限功率控制,并制定MPPT/限功率切换策略和系统整体功率分配策略,使背靠背光伏储能系统工作在完全自发在用的发电模式,避免影响电能质量,同时有助于牵引负荷更为合理地消纳光伏电能。最后,搭建了系统仿真模型,验证了所提背靠背光伏储能系统及其控制策略的有效性。     

新型电气化铁路电能质量管理系统

为改善高速牵引系统电能质量及运行效率,提出一种新型电气化铁路电能质量管理系统。依托于常规背靠背电气化铁路电能质量治理装置,将回馈工况与牵引工况统一归入电能质量补偿范畴,解决了一次侧功率因数低、电流不平衡度高等基波电能质量问题。将机车回馈能量送至电网或其他机车利用,避免了使用能耗电阻引起的不必要损耗或增大投资安装储能装置。基于实测数据,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型。仿真结果表明,系统运行后三相电流不平衡度明显减小,功率因数有大幅提高,明显改善了一次侧的电能质量。同时,机车回馈工况下的能量可为其他牵引工况机车所利用,提高了系统运行效率。     

抑制试验站内大容量变压器的激磁涌流

常见的电机、变频器试验站电气系统都具有电能反馈回路,即将系统负载输出的电能回馈至站内供电变压器。电能回馈减少了试验站的电能消耗,但站内供电变压器容量,可能要远大于上级变电所供电变压器的容量。在试验站供电变压器空载合闸时,会引起上级保护跳闸。通过引用工程实例,证明使用合闸回路串联电阻的方法能抑制电机、变频器试验站内大容量变压器的激磁涌流。     

一种电动汽车能量高效回馈制动方法

为提高电动汽车的能量利用率,提出了一种将可变电压系统作为电机驱动系统实现能量回馈的方法,利用可串并联切换的超级电容器组与双向直流功率变换器相结合,采用了2种回馈制动模式的控制策略,提高了电机到驱动系统电源之间能量流的传递效率和变换效率,实现了速度大范围变化的能量回馈。与常规制动方法相比,上述方法具有驱动系统体积小、成本低、能量回馈效率高的特点,通过计算机仿真对采用不同回馈制动方法时的3种情况进行了对比分析,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

电能量回馈技术及其节能应用

利用电能量回馈技术,可以有效促进企业节能减排．降低成本支出,提升企业效益。介绍了电能变换的形式、能量回馈技术及能量回馈基本电路等能量回馈技术原理,并将陔技术应用于交流电子负载、分布式发电系统的并网供电、电动机制动再生能量等场合,节能效果十分显著。     

电机试验用稳频稳压稳负载的回馈电源系统

本文介绍了一种集稳频、稳压供电、电机负载及电能回馈于一体的新型试验电源系统,其具有频率、电压精度高,被试电机负载稳定及节约试验用电能的优点。且50、60Hz电机均可回馈加载做试验,通用性好。有利于提高电机试验精度和自动化程度,促进电机质量进一步提高。