级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。     

链式电池储能系统的荷电状态复合均衡控制策略

针对链式电池储能系统相间荷电状态(SOC)不均衡问题,在详细分析链式储能系统功率模型的基础上,提出了一种结合零序电压和负序电压注入的新型复合SOC均衡控制策略。此控制策略兼顾了储能装置的输出性能、相间SOC均衡能力和电能质量,均衡过程能够实现平滑过渡,对系统无扰动。实验样机的运行结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

接入电力电子变压器的光伏及混合储能协调控制策略研究

针对级联型电力电子变压器（power electronic transformer,PET）低压直流端口接入光伏发电和蓄电池与超级电容组成的混合储能系统的应用场景,提出了一种基于 PET 低压直流电容瞬时功率缺额的超级电容定功率控制参考值确定方法;在此基础上提出一种基于储能荷电状态、直流母线电压和 PET 功率缺额的光...     

级联式电力电子变压器的主动非均衡功率控制

电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术的非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器的整体效率。     

模块化多电平电池储能系统功率控制与均衡策略研究

大量可再生能源接入电网会影响电网的稳定性和电能质量。电池储能系统作为可再生能源与电网间传递电能的接口,具有平抑功率波动、调频调压、提高电网运行稳定性的作用。基于模块化多电平变流器（modular multi-level converter,MMC）的电池储能系统（battery energy storage system,BESS）有利于削弱电池不一致性所引起的短板效应,通过功率控制实现电池模块间的均衡。该文分析了MMC-BESS的拓扑结构;针对MMC-BESS的直流侧、交流侧建立数学模型,通过控制能量的流动,提出一种对直流侧和交流侧的功率控制策略,以解决相间SOC均衡、桥臂SOC均衡、子模块间SOC均衡的问题,避免电池过充、过放,提高电池利用率;通过仿真模型验证了所提控制策略的有效性。     

1MW LiFePO4锂离子储能电池均衡实验

对1 MW磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子储能电池进行放电、充电均衡.均衡后,单体电池的电压差减小,电池组的直流侧电压差、荷电态(SOC)差均减小.放电、充电均衡后,单体电池的电压差分别为0.011V、0.013 V;电池组的直流侧电压差为0.7 V、1.2 V;电池组的SOC差均为8％.     

微电网中电力电子变压器与储能的协调控制策略

微电网可以有效提升电网对分布式能源的消纳能力,以电力电子变压器(PET)为能量管理核心的新型结构是微电网新的发展方向。提出一种PET与储能协调运行的微电网控制策略,储能的接口变换器采用恒压恒频控制维持微电网电压和频率的稳定,PET连接微电网的低压交流接口融合虚拟同步发电机控制,根据储能荷电状态实时调节机械参考功率。储能迅速响应微电网内功率波动,PET则通过双向功率调节来维持储能容量稳定,同时保证微电网与电网功率的"柔性"交换。由于储能和PET同时被控制为电压源型接口,其中一个出现故障时微电网仍然可以平稳运行。微电网运行在此控制策略下,可以保证间歇性分布式能源的最大效率利用,同时提高微电网运行的稳定性、可靠性和并网友好性。仿真和硬件在环半实物实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

注入无功功率的链式电池储能系统荷电状态均衡控制策略

针对链式电池储能系统相内电池组荷电状态(SOC)不均衡问题,分析了单位功率因数下均衡控制策略在SOC极度不均衡时导致过调制的边界条件,并提出了一种注入无功功率的新型相内SOC均衡控制策略。通过在各H桥调制信号中叠加有功和无功电压分量,重新分配有功和无功功率,保证SOC处于极端状态的电池组主要进行有功功率交换,其余电池组主要进行无功功率交换,实现极端模块调制比有效降低,非极端模块调制比略有增长,避免过调制。与单位功率因数均衡控制策略相比,该策略通过控制功率因数角充分协调各模块调制比,可以在各电池组SOC差异更大的情况下实现均衡控制,扩大适用范围。仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

级联型电力电子变压器电压与功率均衡控制方法

对于模块级联型电力电子变压器,如果整流级直流输出电压不均衡或各双有源DC-DC变换器(DAB)模块传递的功率不均衡,可能导致开关器件电压或电流应力分配不均。因此提出在整流级采用电压均衡控制,在DAB级采用功率均衡控制来解决整流级输出电压的不均衡问题和因各DAB模块参数不匹配导致的功率不均衡问题。对于该功率均衡控制,是利用各整流模块占空比的有功分量作为反馈量来调节各DAB模块占空比实现的。电压均衡控制与功率均衡控制共同作用,以使系统达到整流级直流输出电压均衡和各DAB模块功率均衡的目的。此外,该功率均衡控制可以很容易由DSP实现,且不需要任何电流传感器。该控制方法已得到仿真验证,并在模块级联型电力电子变压器实验平台上得到实验验证。     

级联型储能系统中虚拟同步发电机控制及电池自均衡策略

为更好地应对可再生能源装机容量不断提升而传统分布式储能系统容量小、电压等级低的问题,提出采用级联H桥拓扑实现单机电池储能系统(BESS)的高压、大容量化。为增强储能系统入电网友好性,对虚拟同步发电机(VSG)控制技术进行了研究,结合同步发电机的一次调频特性及调压特性,详细分析了同步发电机的二阶等效模型和VSG控制策略,建立VSG控制的宽频带小信号动态模型,定量分析VSG控制的固有功率耦合特性及交流侧阻抗对VSG控制的影响,提高了VSG模型准确度。通过频域模型分析虚拟惯性和阻尼以及无功控制参数与BESS性能的关系,为VSG稳定性分析及关键参数的设计与优化提供了依据。针对VSG控制下BESS模块电池荷电状态均衡的问题,提出一种改进型最近电平调制方法并给出了调制原理,实现了相内模块间荷电状态的自均衡。最后,利用搭建的仿真模型,验证了VSG在级联型BESS应用中的可行性、参数分析以及调制方法的有效性。     

大容量链式电池储能功率调节系统控制策略

大容量链式电池储能系统(battery energy storagesystem,BESS)是解决风力发电等可再生能源发电大规模并网问题的有效手段之一。针对BESS的功率调节系统(powerconditioning system,PCS)控制策略,在α-β静止坐标系下应用比例谐振(proportional resonant,PR)调节器实现瞬时功率无静差控制;通过注入零序电压实现相簇间荷电状态(stateof charge,SOC)均衡控制,并通过在各级联单元叠加相应交流电压实现相簇内各单元SOC均衡。仿真结果表明,采用该控制策略的PCS进行瞬时功率控制时具有较快的动态响应速度和较小的稳态误差,同时能有效实现SOC均衡控制,验证了该控制策略的正确性和可行性。     

储能电池荷电状态与平抑风电出力波动协调运行策略

采用电池储能系统(battery energy storage system,BESS)平滑风电功率波动可以优化风电场出力特性,提高风电场输出功率的稳定性。为了延长BESS的使用寿命,需最大限度控制BESS的荷电状态(state of charge,SOC)在限定区间内,以便拥有足够的容量进行下一时刻的充放电动作,从而带来更好的平滑效果。为此,提出了一种运行策略,该策略由2种控制算法组成,系统运行时,根据风电功率波动量的大小决定采用何种算法,2种算法依据风电场实际运行状况相互切换。仿真结果表明,该策略与传统低通滤波相比,不仅拥有较好的平抑效果,还能让BESS的SOC在合理的区间内,从而延长了BESS的使用寿命,节约了储能投资成本。     

储能系统平滑光伏电站功率波动的变参数斜率控制方法

为提高储能系统平滑光伏电站功率波动的能力,提出了基于超短期预测的变参数斜率控制策略。在斜率控制的基础上,通过提出控制荷电状态划分的2个参数变量以及4个充放电功率调节参数,建立了可调整荷电状态的储能系统平滑控制策略。根据超短期预测功率建立目标函数,采用自适应混沌粒子群算法对控制变量进行实时优化,实现平滑效果和荷电状态的协同优化。以光伏电站实测数据进行仿真分析,对比定参数控制策略,该方法在保证平抑效果的基础上能够限制储能系统的充放电深度。     

大功率模块化储能系统SOC优化均衡控制

针对大功率模块化储能系统中储能模块数量庞大而导致的储能电池SOC不均衡问题,提出了一种基于反步法的储能模块SOC优化控制方法,实现了储能电池工作时SOC的一致性.首先根据大功率模块化储能系统和储能模块拓扑结构,分别建立了储能模块的SOC状态方程和输出功率状态方程.然后应用反步法推导出了使各储能模块的SOC趋近一致的优化...     

大容量级联式电池储能功率调节系统中多脉冲驱动技术研究

出于高压隔离目的,大容量级联式电池储能系统中,一般采用光纤传输驱动脉冲信号。由于H桥单元个数众多,驱动脉冲数量庞大,为减少光纤使用数量,降低系统成本,提高工作可靠性,采用编解码技术,对多路脉冲驱动信号进行编码后通过一条光纤信号进行串行传输成为一种可行的解决方案。首先分析了PWM脉冲信号的产生算法,在此之上提出针对多路PWM脉冲进行编解码的算法,指定通信协议,采用光纤信号进行串行通信,并将该方案成功应用于一台6 k V,600 k W电池储能功率调节系统(PCS)中,实验结果表明采用该编解码方案使用一条光纤即可完成传统多路光纤传输任务,功率调节系统输出与理论分析一致,电压谐波含量低,并网电流正弦度高,验证了所提的脉冲编解码方案的正确性与可行性。