基于多端口DC/DC变换器的混合储能系统自适应能量控制策略

研究了一种基于多端口DC/DC变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS),并将其应用于直流微电网。针对脉动负荷功率突变对直流母线电压及蓄电池组正常运行造成剧烈冲击的问题,提出了一种基于移动平均滤波算法的自适应能量控制策略(adaptive energy control strategy,AECS)。首先,通过移动平均滤波算法将脉动负荷功率进行滤波,由蓄电池组承担平缓的功率变化,而由超级电容器补偿瞬时的功率突变,从而优化蓄电池充放电过程,延长其使用寿命;其次,引入超级电容端电压自适应控制,将超级电容端电压稳定在参考值附近;并对蓄电池组端口采用能量流均衡控制,使各蓄电池组荷电状态(state of charge,SOC)趋于一致。通过仿真和实验,验证了所提出的能量控制策略的有效性。     

基于多端口DC/DC变换器的电池储能系统软启动控制策略

为平抑分布式电源输出功率的波动,通常需要配置一定容量的储能。介绍了一种可接入多电池组的多端口DC/DC变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)储能系统,对其拓扑结构及工作原理做了简单分析,研究了各端口的控制方法和启动模式选择。由于单个DC/DC端口的启动投入,会对整个储能系统产生巨大的暂态扰动,直接威胁储能系统的稳定运行,为此重点研究了该MPC储能系统的软启动方式。通过电路等效和公式推导,对松弛端口软启动电阻的优化选择和功率端口软启动初始占空比的设定进行了详细分析,并开发了一台输入电压100~140 V,输出电压240 V,额定功率3.6 kW的三端口DC/DC实验样机。通过实验,验证了所提软启动方式及相关控制策略的有效性,为多电池组MPC储能系统各端口稳定、灵活的投切提供了解决方案。     

多端口LED驱动电源控制策略研究

以双半桥拓扑为基础,提出了一种基于脉宽与相位混合调节的控制策略,实现对蓄电池的充电和LED灯的恒流控制。分析了该控制系统的电路拓扑、工作模式和控制策略等,最后制作了一台试验样机验证了该控制策略的可行性。     

链式储能系统储能单元能量均衡控制策略

作为解决新能源并网问题的有效手段,级联H桥储能系统虽有诸多优点,但是由于该结构的直流侧相互独立,在实际使用中容易出现"短板"效应,进而严重影响系统运行的稳定性。基于储能单元差异化充放电的思想,依据储能单元能量状态等相关条件构造出均衡函数。通过该函数计算输出A、B、C三相及相内各功率单元的均衡系数,用得到的均衡系数对系统的调制波进行调整,来改变各功率单元功率管开通和关断的时间,使得各相及相内各功率单元以不同的速度存储和释放能量,以实现相间和相内的储能单元能量的均衡。仿真和实验结果表明,所提出的能量均衡控制策略能够有效地实现相间及相内各功率单元的能量均衡,而且动态性能良好,能量均衡速度快。     

基于模块化多电平直流变换器的储能系统分布式能量均衡控制策略

为了解决级联式储能系统中储能模组间能量均衡问题,同时提升系统的模块化程度,提出一种分布式能量均衡控制策略。该策略充分利用了双向直流变换器模块化结构的特点,将各子模块采用独立闭环控制。为了使子模组能够独立进行能量均衡,将下垂控制思想以及超级电容荷电状态(SOC)引入到电流闭环中,使子模组能够根据自身SOC状态调整工作电流,进而实现能量自动分布调整,达到均衡控制目的。为了减小模组SOC对系统电流的影响,控制策略中引入了电流校正环节,从而改善系统电流的调整率。该策略不影响储能系统稳定母线电压的能力,同时各储能模组间不需要任何通信,使系统具备了完全的模块化特性。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。     

蜂巢状有源配电网中多端口能量枢纽控制策略

作为一种适应高比例分布式新能源接入的新型配电网架构,蜂巢状有源配电网利用多端口能量枢纽(multi-port energy hub,MEH)可实现多微电网/配网单元间功率的互联互济,如MEH中包含储能设备,可以进一步提升新能源利用率和电网可靠性。文中提出一种含储能的MEH及其分层协调控制策略。上层控制根据储能系统的荷电状态和配电网运行状态协调控制储能变流器与各并网端口变流器之间的功率分配,使得MEH在平抑新能源波动、配网故障恢复等运行模式下均能够对内部储能系统进行能量管理。下层控制通过将储能变流器有功功率的微分值反馈至储能系统控制环路进行补偿,提高储能变流器输入/输出有功功率响应速度。文中设计了MEH控制系统关键参数,利用MATLAB/Simulink对MEH在配电系统中的应用进行仿真。不同工况下的仿真对比验证了所提分层协调控制策略的有效性,证明该策略能够延长储能系统工作时间,提高储能系统有功功率变化率,减小直流母线的电压波动。     

纯电动汽车复合储能系统及其能量控制策略

针对纯电动汽车行驶里程不足、蓄电池使用寿命短等问题,研究了由蓄电池、超级电容和双向DC-DC变换器组成的复合储能系统。为实现能量的合理分配,分别制定了逻辑门限控制策略和模糊控制策略。利用电动汽车仿真软件搭建了整车仿真模型,从而进行仿真研究。得出复合储能系统中蓄电池电流、超级电容电流和蓄电池荷电状态特性曲线,并与蓄电池单独供电的仿真结果进行对比。为验证复合储能系统控制策略的可行性和有效性,搭建了复合储能系统实验平台,对纯电动汽车的驱动与制动过程进行实验研究。仿真和实验结果表明复合储能系统及其控制策略能有效地降低蓄电池充放电电流,回收制动能量,提高纯电动汽车行驶里程。     

光伏储能系统能量管理

<正>近年来,储能技术应用到分布式光伏系统的概念逐渐兴起。与储能技术结合可以增强光伏系统能量管理的灵活性。因此,学者们提出分布式电源与储能元件配合使用,借此保证供电质量,同时提高用户经济性以及分布式电源的利用率。(1)电压灵敏度分析通过对潮流方程稳态运行工作点附近的局部线性     

基于电压与功率前馈的电能路由器储能端口优化控制策略

针对采用双向Buck/Boost拓扑作为电能路由器储能端口时存在的储能端口并网启动电流冲击和离网母线电压波动的问题,提出了一种储能端口电压前馈与负载功率前馈相结合的电能路由器储能端口并离网优化控制策略。该方法通过前馈储能侧电压抑制储能端口的并网启动冲击电流,消除离网下储能侧电压波动对母线电压的影响,同时利用基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)的电能路由器快速控制通信单元前馈负载功率,抑制离网下负载突变产生的母线电压扰动,节省电流采样成本。理论分析与实验结果验证了所提优化控制策略的有效性。     

基于级联多电平直流变换器的超级电容储能系统能量自均衡控制策略

储能系统中能量均衡控制是亟需解决的关键问题之一。针对级联多电平超级电容储能系统,提出一种能量自均衡控制策略。该策略利用超级电容荷电状态(SOC)建立半桥子模组独立电流闭环系统,使各子模组平均工作电流可根据超级电容SOC进行独立控制。因此,在不影响系统电流响应的前提下,该策略可直接利用系统电流进行模组间能量均衡。同时,为了解决能量均衡过程中均衡速度降低的问题,设计一种基于SOC的权重系数以提升均衡速度。该策略不仅不影响储能系统稳定母线电压的能力,同时还避免外加均衡电路的使用,简化了储能系统的整体控制策略。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。     

基于储能型模块化多电平系统的多时间尺度控制策略

将模块化多电平变换器作为电池储能装置的并网变换器,可在平抑新能源输出功率波动的同时实现储能装置的直接并网,降低了系统成本。对于大规模电池储能装置而言,如何延长其使用寿命一直是学术界和工业界的研究热点。基于此,提出了一种适用于储能型模块化多电平系统的多时间尺度控制方法。根据不同的时间尺度划分,可将整体控制分为三层,并为每层控制设定了各自的控制目标。在该控制方式下,仅需估算每个电池组的相对健康程度,即可确定各子模块的输出功率,进而改善电池组的健康状况,使其趋于一致,延长储能系统的使用寿命。最后通过Matlab仿真和实验验证了该控制方法的有效性和可行性。     

基于多端口能量路由器的多能互补系统研究与测试

针对旅游旺季期间某地区负荷出现较严重的过载现象,且当地可再生能源存在功率波动较大、难以消纳的问题,依托云南省某配电网智能化改造升级示范项目,研制了一套多能(含小水电、光伏、储能)、多端口的能量路由器装置及其能量管理系统,并对基于多端口能量路由器的多能互补系统进行了研究与测试.首先对多端口能量路由器的拓扑结构和技术参数进行了介绍;其次对能量管理系统的功能进行了阐述;最后在对各端口分别进行调试后,进行全端口联合运行功能测试.测试结果表明,各端口能分别正常运行,全端口联合运行功能正常,能有效平抑直流母线电压波动,实现上层功率指令跟踪,同时在大功率运行状态下,输出波形畸变率较低,效率基本满足要求,能用于解决当地负荷过载问题,实现能量的合理配置与利用.     

基于多端口能量路由器的多能互补系统研究与测试

针对旅游旺季期间某地区负荷出现较严重的过载现象,且当地可再生能源存在功率波动较大、难以消纳的问题,依托云南省某配电网智能化改造升级示范项目,研制了一套多能(含小水电、光伏、储能)、多端口的能量路由器装置及其能量管理系统,并对基于多端口能量路由器的多能互补系统进行了研究与测试.首先对多端口能量路由器的拓扑结构和技术参数进行了介绍;其次对能量管理系统的功能进行了阐述;最后在对各端口分别进行调试后,进行全端口联合运行功能测试.测试结果表明,各端口能分别正常运行,全端口联合运行功能正常,能有效平抑直流母线电压波动,实现上层功率指令跟踪,同时在大功率运行状态下,输出波形畸变率较低,效率基本满足要求,能用于解决当地负荷过载问题,实现能量的合理配置与利用.     

面向微电网集群的多端口能量路由器及其分布式控制策略

能量路由器是实现微电网集群化的核心装备,为了协调控制各端口的功率潮流,传统的集中式控制多依赖于集中通信,降低了系统的可靠性和灵活性.针对此问题提出了一种能量路由器的分布式控制策略,无需中央控制器实现各端口功率的自主分配.能量路由器采用共直流母线结构,各端口为独立的三相电压源型变流器(VSC),通信信道仅存在于各端口与所...     

多端口能量路由器储能接口单元准三模式控制

四开关升降压(FSBB)变换器具有双向宽电压增益特性,故可作为多端口能量路由器储能接口变换器拓扑.当FSBB两端口电压相近时,传统三模式控制的Buck-Boost模式会增大电感电流纹波,导致开关管电流应力和损耗增大.此处提出一种改进三模式控制,采用双滞环避免FSBB变换器在Buck和Boost模式频繁切换,通过内移相实...     

链式储能系统储能单元能量均衡控制策略EI北大核心CSCD

作为解决新能源并网问题的有效手段,级联H桥储能系统虽有诸多优点,但是由于该结构的直流侧相互独立,在实际使用中容易出现"短板"效应,进而严重影响系统运行的稳定性。基于储能单元差异化充放电的思想,依据储能单元能量状态等相关条件构造出均衡函数。通过该函数计算输出A、B、C三相及相内各功率单元的均衡系数,用得到的均衡系数对系统的调制波进行调整,来改变各功率单元功率管开通和关断的时间,使得各相及相内各功率单元以不同的速度存储和释放能量,以实现相间和相内的储能单元能量的均衡。仿真和实验结果表明,所提出的能量均衡控制策略能够有效地实现相间及相内各功率单元的能量均衡,而且动态性能良好,能量均衡速度快。     

复合电源能量控制策略研究

针对纯电动汽车中大电流对电池损害的问题,在纯电动汽车电源系统中增设超级电容,以减少大电流冲击对电池的损伤。基于超级电容充放电上、下限和电池放电功率这三个因子,以需求功率、超级电容SOC值以及超级电容所处状态为控制变量,通过DC/DC控制电池的输出,将电池以恒功率输出的能量通过超级电容输出车辆行驶所需要的变功率。利用Matlab/Simulink建立控制策略模型和Cruise建立的整车模型进行联合仿真。仿真结果表明:匹配的超级电容和设计的控制策略能很好地优化电池输出,延长蓄电池使用寿命,并满足电动汽车设计要求。     

太阳能LED路灯混合储能电源能量管理研究

根据电池板、蓄电池和超级电容器三者能量的转换关系,分析了太阳能发光二极管(LED)路灯混合储能电源的4种工作模态,并研究了一种能量管理策略。使超级电容器组工作在充电和放电的循环状态,减少蓄电池的循环充电次数,并以恒流放电,实现超级电容器与蓄电池之间能量的无缝转换。对蓄电池和超级电容器能量转换用可升降压DC/DC变换器模拟仿真,并通过搭建实验平台进行验证,结果表明,在太阳能LED路灯全工况下,能量管理策略能有效控制太阳能LED路灯混合储能电源能量的转换,优化了蓄电池的工作状态。     

基于多智能体的电池储能系统SOC均衡控制策略

针对应用二级频率控制器来解决分布式电池储能系统中SOC(荷电状态)的一致性问题,提出一种基于多智能体与下垂控制相结合的SOC均衡控制方法。该方法在不需要中心控制器的情况下,实现多电池储能系统的SOC一致性,不仅能够实现不同容量电池SOC的均衡控制,还能提高交流母线频率的稳态偏差。考虑电池长期使用带来的容量衰减,设计了相应的自适应容量估计算法用于消除扰动。在包含3个电池储能系统和恒功率负载的孤岛交流微电网仿真平台上进行实验,验证了所提方法的有效性。     

弱电网下储能电池能量回馈系统自适应并网控制策略

随着充放储一体化电站的建设及推广应用,为提高电站运营经济性,可通过合理安排储能电池充放电时间实现对电网的削峰填谷作用.文中主要研究一体化电站中的储能电池能量回馈装置,重点关注其并网电流电能质量.弱电网下电网阻抗对系统有较大的影响,在分析弱电网特性的基础上,通过注入非特征频率谐波对电网阻抗进行检测,进一步引入一种自适应比例-积分-谐振控制策略,并给出控制器的设计方法及实现过程.最后,通过实验验证表明,该控制策略能有效降低能量回馈装置并网放电电流的总谐波畸变率,保证各次谐波含量满足相关标准要求.