基于RT-LAB的储能变流器硬件在环实时仿真

本文通过搭建电池储能系统、储能变流器拓扑结构的实时仿真模型,并结合储能变流器的嵌入式控制器,构建基于RT-LAB实时仿真系统的电池储能变流器硬件在环实时仿真平台,利用实时仿真平台研究储能变流器嵌入式控制器的控制机理。实验结果证明:所搭建的硬件在环实时仿真平台运行良好,其充放电过程的仿真结果与实际储能变流设备输出结果较为一致,可用于验证所开发的储能变流器的调节机制以及电池储能系统的充放电过程,为电池储能变流器控制策略的验证提供了理想的半实物仿真研究平台,为储能变流器在新能源发电等新兴领域的应用研究奠定了基础。     

基于主从式控制三电平变流器并联的储能系统

针对现有大功率储能系统在可靠性、集中式工作中存在的不足,研究了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统。分析了现有的变流器并联技术,结合大功率储能系统多装置并联高可靠性、大容量扩容等特点,确定了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统方案,分析了在dq0坐标系下的变流器并联均流控制算法和三电平变流器的中点电位平衡问题,结合Matlab/Simulink仿真模型对所构建的变流器并联系统进行仿真,并结合实验系统进行了2台变流器的并联实验,仿真及实验结果表明储能系统在空载与带载情况下均能正常工作,满足高可靠性要求。     

适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

模型预测控制(model predictive control,MPC)已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平储能变流器的每个开关周期内,其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半,该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此,提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下,采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量,充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性,分析结果表明,所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。     

基于电池单体电压和SOC的储能优化控制策略

为了提高储能电池的可用容量以及简化储能变流器的控制,提出基于单体电压和荷电量(SOC)的阶梯降功率控制策略。首先,考虑了并网模式下储能变流器的PQ经典控制模式;其次,实验分析了单体电池和电池组的单体电压、SOC与充放电倍率之间的关系。结合储能变流器的控制模式以及电池的单体电压、SOC,提出了储能阶梯降功率充放电控制策略。在满足功率约束的前提下,实现了优化储能的可用容量以及简化储能变流器控制。     

新型中点钳位三电平电池储能变流器设计及控制系统

基于新型中点钳位(A-NPC)拓扑结构的三电平变流器可以提高输出电压波形质量,有利于降低绝缘栅双极型晶体管(IGBT)耐压,以减小开关器件成本、IGBT损耗和电感损耗,来提高系统整体效率,因此在电力储能领域具有广泛的应用前景。基于A-NPC三电平拓扑结构,设计了电池储能变流器主电路,开发了变流器系统控制器软硬件,研究了变流器中点电压控制机理。样机实验结果表明:所搭建的A-NPC三电平电池储能变流器系统运行良好,与当前储能系统常用的两电平拓扑相比,在略微增加综合成本的基础上,实现了输出电流波形畸变小和输出电流谐波小、效率高等特点,应用在储能系统中,获得了很小的稳态总谐波畸变率和非常好的功耗特性。     

高压大容量储能功率转换系统的拓扑结构比较

高压大容量储能功率转换系统的主电路是储能电池进行充放电控制的基础,选择合理的功率转换系统主电路拓扑结构直接关系到高压大容量储能系统实际应用的可行性。分析变压器升压型变流器并联结构、H桥链式多电平变流器、全(半)桥模块化多电平变流器的单级式与双级式主电路拓扑结构,对比上述拓扑结构的材料成本、工作可靠性、材料功率损耗和输出电能质量。基于数学模型与仿真分析综合比较单位容量投资成本、工作可靠性、系统损耗和输出电能质量,结果显示H桥链式多电平变流器和半桥模块化多电平变流器更适合构建10 kV兆瓦级高压大容量储能功率转换系统。     

机械弹性储能箱结构及并网控制策略优化

机械弹性储能(MEES)机组核心部件是机械弹性储能箱,提出了单体储能箱模块化-推拉式机械装配技术,基于传统储能箱组"手拉手"机械结构,通过增加单向超越离合器使储能箱之间实现了柔性联动,且具有防反转自锁功能。建立了储能箱额定功率、储能容量配置数学模型,并根据其特殊运行特性曲线,提出一种适用于机组发电过程的永磁同步发电机转速自适应控制算法,同时提出一种网侧变流器反推鲁棒控制算法。实验结果表明,所提方法能有效抑制机组参数扰动,永磁同步发电机能够快速响应、平稳运行,网侧变流器直流侧电压稳定并可以单位功率因数并网运行,发挥机组最大出力,有助于减小机侧变流器容量。     

超级电容器储能系统的功率实时控制

从用于超级电容器(UC)储能系统功率调节的电压源型变流器(VSC)的时域数学模型出发,基于交流侧电流两相旋转坐标系的解耦控制,研究了用于提高超级电容器储能系统功率跟踪动态特性的实时功率控制策略.同时设计了用于连接UC和VSC接口的DC/DC变换器,在此基础上实现了通过超级电容器充放电补偿变流器直流侧电压变化控制策略.仿...     

电流控制型储能变流器控制稳定性分析与谐波谐振抑制技术研究

储能变流器是储能系统平抑新能源电站功率波动和支撑电网调频调压功能的核心载体。对储能变流器关键运行控制技术特别是电流控制模式下的控制策略进行研究,提出了电流内环无静差跟踪控制策略,建立了PI控制器比例、积分关键控制参数最佳阻尼比优化设计方法。基于开环幅相频率特性和开环对数频率特性方法,构建计及储能变流器电流内环的开环频域模型。通过Bode稳定判据,定量分析了不同电流内环比例系数、积分参数以及变流器阻感参数变化对储能变流器控制稳定性的影响,并采用Nyquist稳定判据对比验证,在实时数字仿真试验平台（RT-LAB）开展储能变流器并网测试,不同比例系数和积分系数下的并网系统均保持稳定。基于滤波器的输入电压到输出电流的传递函数,发现储能变流器存在谐波谐振问题,提出基于电容电流反馈的有源阻尼谐振抑制策略,有效消除谐波谐振影响。分析结果表明,所设计的储能变流器及其谐波谐振抑制策略,具备鲁棒性,能够为大型新能源电站建设提供有力支撑。     

链式储能变流器在电网不平衡时的控制研究

链式电池储能变流器接入不平衡电网时,为了控制网侧各相电流对称,变流器各相储能电池簇与电网交换的有功功率不相等,这会造成储能系统各相储能电池簇荷电状态不均衡.研究了链式储能变流器在电网电压不平衡时的控制策略和采用零序电压注入的各相电池簇荷电状态均衡控制方法.通过仿真验证了控制策略的有效性.