基于自适应虚拟阻抗控制的孤岛微电网电能质量优化策略

随着大量不对称负载以及非线性负载的接入,孤岛微电网的电能质量问题日益凸显,如何合理分配不平衡和谐波功率成为关键。目前提出的分配策略多致力于实现谐波和负序电流的均分,降低过载风险,但忽略了不同逆变器改善电能质量的差异性。为此,以充分利用逆变器的剩余容量为核心思想,文中提出了一种以改善微电网电能质量为目标的功率分配策略。所提控制策略将剩余容量与输出的非基频功率之差作为输入,自适应调节基波负序和主导谐波频率处的虚拟阻抗,从而保证了逆变器在稳态工况下不过载,并为谐波电流和负序电流分别提供阻抗尽可能小的流通路径,达到改善微电网电能质量的目标。为保证虚拟阻抗调节的稳定性与快速性,基于根轨迹分布确定了虚拟阻抗稳定域范围,并提出了一种改进的变参数积分控制方法。最后,通过仿真和硬件在环实验验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

计及电网电压不平衡的储能型铁路功率调节器负序优化补偿策略

针对偏远地区电网电压不平衡条件下牵引供电系统负序补偿及再生制动能量回收利用问题,基于储能型铁路功率调节器,提出一种在补偿装置容量有限时,计及电网电压不平衡条件的再生制动能量利用及负序综合补偿优化策略。分析了电网电压不平衡时储能型铁路功率调节器负序完全补偿机理,引入储能系统补偿系数,有功、无功电流补偿系数,以负序补偿度和牵引变电所补偿容量及供电臂负荷平衡度作为优化目标,提出储能型铁路功率调节器优化补偿模型。采用序列二次规划法对优化模型进行求解,最后通过仿真验证,表明该策略可以在电网电压不平衡时,使电网侧负序不平衡度降低的同时提高再生制动能量利用率,减少牵引负荷对牵引变电所的能量需求。     

光伏发电系统混合储能功率分配控制策略

针对光伏并网发电系统中的功率波动,可通过蓄电池与超级电容组成的混合储能装置进行补充,但混合储 能装置存在储能单元容量有限引起的过充过放等安全问题,为此提出了一种考虑蓄电池和超级电容双SOC混合储能 功率分配协调控制策略.该策略首先利用二阶低通滤波器对不平衡功率进行初次分配,再将超级电容和蓄电池的SOC 划分为９个工作区域,根据不同工作区域进行二次功率分配.仿真结果表明该策略能有效解决储能单元过充过放等 问题.     

微源逆变器不平衡非线性混合负载的控制

为解决微电网中不平衡非线性混合负载对微源逆变器输出电压的影响,提出一种混合负载控制策略。通过补偿5、7次谐波和负序不平衡分量,使微源逆变器本地独立运行时,可以带载平衡负载、不平衡负载、整流型非线性负载及相关组合的混合负载。进行谐波和不平衡控制算法的理论推导,对所提控制策略进行仿真研究和实验验证。结果表明,所提控制策略控制效果理想,能够对混合负载提供良好的电力供应。     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

考虑储能荷电状态的附加功率调节的混合微电网协调控制

提出一种附加功率调节的混合微电网协调控制策略,对光伏和储能组成的交直流混合微电网的功率分配问题进行研究。考虑直流负荷大小和荷电状态(SOC)变换,给出一种加入两个比较器的电压外环电流内环双环控制,实现储能在不同负荷情况下充放电,防止储能过度充放电。针对储能处于停机模式时系统功率不平衡问题,基于上层控制设计分布式电源的多模式切换算法,求得附加功率实时调整交直流微电网连接的双向DC/AC变换器的输出功率。搭建光伏-储能交直流混合微电网仿真模型,各分布式电源能够根据不同的运行模式快速分配功率,协调维持系统的稳定运行,验证了所提控制策略的有效性。     

电动汽车混合储能装置三端口功率变换器设计

针对电动汽车混合储能装置功率分流问题,在三端口变换器拓扑结构基础上提出了能量型储能装置采用电流闭环、功率型储能装置采用电压闭环的控制系统。首先以双输入单输出模态建立该拓扑结构的状态空间模型,分析了功率电路的占空比-电感电流传递函数、占空比-输入电流传递函数和占空比-输出电压传递函数。其次设计了电压闭环控制器和电流闭环控制器,在保证母线电压稳定的前提下,可实现输出功率在功率型储能装置和能量型储能装置之间的精确分配。最后通过实验验证了控制系统在模拟HWFET工况和阶跃负载工况下的输入输出动态响应、电压控制精度和功率分流效果,其结果有利于实现混合储能装置功率精确分流。     

负载不平衡交流侧离网MMC-BESS相间均衡控制

建立了交流侧离网的模块化多电平电池储能系统（MMC-BESS）的电压控制模型,分析了在三相负载不平衡导致的MMC-BESS三相荷电状态（SOC）不均衡的问题,提出一种MMC-BESS相间能量均衡控制方法。该方法实时检测负载侧的负序电流,计算三相不平衡功率,据此调整三相直流电流的分配,使三相电池输出功率平衡,避免因三相负载不平衡导致三相电池SOC偏差。仿真结果验证了三相负载不平衡的离网MMC-BESS能量均衡控制策略的正确性。     

负序和谐波条件下功率因数适用性分析

在负序和谐波条件下,系统中的能量流动更加复杂多变,功率因数计算方法存在争议。为分析负序和谐波条件下功率因数的适用性,首先要确定功率定义是否合理。基于电力系统中功率损耗和视在功率的平方近似满足线性关系这一特性,分别建立不同负载特性下的系统功率损耗模型,通过MATLAB仿真模型分析负序和谐波条件下传统功率理论和等效功率理论的合理性,结果表明在负序和谐波条件下等效功率因数能准确计量系统的功率因数。     

基于遗传算法的电动汽车HESS功率优化分配

针对电动汽车锂离子电池和超级电容的混合储能系统不同工作模式的功率最优分配困难的问题,提出基于遗传算法的混合储能系统能量功率的最优分配策略。对储能系统的不同工作模式进行分类管理,建立能量管理系统输出功率与需求功率误差最小的目标函数。采用遗传算法求解目标函数,获得锂离子电池和超级电容的出力系数,进而优化功率分配。最后,搭建混合储能系统仿真模型和实验台进行仿真和实验,结果表明,在EUDS和UDDS路况下,与传统滞环控制相比,采用遗传算法优化的能量管理总损耗降低1.2%和0.9%。