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。     

基于多功能储能变流器的微电网电能质量综合补偿策略

为提高储能系统的利用率,改善微电网与电网并联运行下的电能质量,本文首先在分析非线性、敏感性负荷模型特征对并网点电压谐波分量扰动的基础上,提出了一种基于多功能储能变流器(power conversion system,PCS)的微电网电能质量综合补偿策略,在不改变储能变流器运行状态的前提下,结合多目标补偿电流的生成原理,利用PCS闲置容量快速并精确地选择性补偿谐波、无功及不平衡电流,以实现对并网电流补偿分量在畸变电压干扰下的输出电流控制,最后,搭建含储能装置的微电网系统,并对所提出的控制策略进行相关实验,结果表明其具有较好的电能质量治理能力.     

基于钒电池?超级电容混合储能技术的永磁同步风电机组低电压穿越能力提升研究

以基于双三电平变流器的2 MW直驱式永磁同步风力机组低电压穿越为研究对象,机侧变流器采用最大转矩电流比控制,对网侧变流器提出了新颖的稳态时单位功率因数控制、电网暂态故障时无功优先、有功受限协调控制策略。对全钒液流电池和超级电容进行等效电路模型分析,采用双向DC/DC变换电路作为混合储能系统和风力机组直流母线的接口,并定量模拟电网电压单相、三相深度跌落,对机组采用直流母线卸荷电路、改进控制策略以及混合储能方式实现低电压穿越进行了对比仿真。研究结果很好地说明:上述3种方案在严重的电网电压跌落情况下均可实现风电机组低电压穿越,钒电池?超级电容混合储能方式可以更好地提升机组低电压穿越能力,并加速系统有功恢复过程。     

一种基于公共直流母线的链式储能系统

随着城市电网中分布式储能系统容量的增大,储能系统接入的电压等级也在升高,基于城市配电网对电能质量的要求,电网接入系统的谐波必须控制在较低水平,这就限制了器件的最低开关频率,使得大容量储能系统的效率难以提高。常规多电平变流器技术可以在降低器件开关频率的同时达到更高的输出波形质量,符合大容量变流器的发展趋势,但其中工频变压器的设计、体积与噪音等都限制了多电平拓扑的发展。结合多电平链式拓扑与高频变压器技术,设计了一种基于公共直流母线的多电平储能系统,并通过仿真与实验验证了这种拓扑结构的可行性,有望在未来作为一种可选的储能系统接入方案。     

基于超容与并联MMC的中压配网电能综合治理

为改善中压配网的电能质量,提出了一种基于超级电容储能的模块化并联型多电平变流器(P-MMC-SC),通过在直流母线配置超级电容器作为储能单元,结合并联型多电平变换器实现对中压配网电能质量治理。讨论了P-MMC-SC整体控制流程及网压发生/未发生暂降时的补偿分量检测及控制方法,给出了P-MMC-SC超级电容相间均压与各相各模块均压控制策略。最后分别通过系统仿真与原理样机实验表明,含超级电容的并联型模块化变流器兼具补偿系统电压暂降和补偿负载谐波和无功电流的功能。     

基于分层控制的光储发电系统电能质量提升方法北大核心

分布式光伏发电系统是可再生能源的有效组织方式,随着分布式光伏渗透率的不断提高,给电网供电品质带来了挑战。针对分布式光伏直流侧输出功率波动、交流侧谐波电能质量的问题,提出光储联合发电系统加以应对。通过在直流侧加设一体化的混合储能系统,平抑光伏输出的波动性;利用基于自适应滤波算法的负荷谐波检测算法,以及分布式光伏电能质量主动治理控制方法,有效降低交流侧的谐波水平。提出了基于分层控制的光储联合发电系统控制方案,功率调度层管理光伏、电池和超级电容的功率潮流,变流器本地控制层控制各变流器精确跟踪指令功率,可以提升光储联合发电系统的可调度性和电网友好性。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提控制算法的可行性和有效性。     

基于分层控制的光储发电系统电能质量提升方法

分布式光伏发电系统是可再生能源的有效组织方式,随着分布式光伏渗透率的不断提高,给电网供电品质带来了挑战。针对分布式光伏直流侧输出功率波动、交流侧谐波电能质量的问题,提出光储联合发电系统加以应对。通过在直流侧加设一体化的混合储能系统,平抑光伏输出的波动性;利用基于自适应滤波算法的负荷谐波检测算法,以及分布式光伏电能质量主动治理控制方法,有效降低交流侧的谐波水平。提出了基于分层控制的光储联合发电系统控制方案,功率调度层管理光伏、电池和超级电容的功率潮流,变流器本地控制层控制各变流器精确跟踪指令功率,可以提升光储联合发电系统的可调度性和电网友好性。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提控制算法的可行性和有效性。     

基于非线性微分平滑方法的分布式光储直流供电系统电压稳定控制方法

针对光伏发电输出电压的间歇性、随机性问题,提出分布式光储直流供电系统的电压稳定协调控制,实现高可靠性和高品质供电。针对光伏/储能电源输出低电压、大电流,且纹波大特点,提出三相交错并联变流器拓扑,有效抑制光伏输出电压波动。光伏升压变流器设计改进的极值搜索法,实现光伏系统最大功率点跟踪,改善传统算法动态性能。针对光伏输出电压波动问题,储能双向变流器采用电压-电流双环控制策略,采用非线性微分平滑控制方法设计外环电压环,实现系统直流母线电压稳定控制的同时,确保存在负载突变或控制参数摄动的情况下,系统依然能够快速跟踪直流母线电压期望值。结合内环电流环的线性PI控制,实现分布式光储直流供电系统功率平稳,供电可靠。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,所提出的非线性微分平滑控制方法具有结构简单、稳态误差小、系统稳定性好等特点。     

储能式有轨电车停车场充电装置研究

针对传统两电平变流器电能质量差的问题,介绍了一种三电平的变流器拓扑,该拓扑可以在不提高开关频率的情况下有效提高并网电能质量,给出了经典三电平SVPWM算法。针对电能多级变换效率低的问题,提出DC/DC采用移相全桥电路。将三电平变流器拓扑和移相全桥电路应用于储能式有轨电车充电装置,结合PIR的控制策略,改善了电网电能质量,提高了整机效率。仿真及实验结果验证了该拓扑的有效性和可行性。     

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。