基于混合储能技术的光储式充电站直流微网系统协调控制

基于混合储能的电动汽车充电站直流微网协调控制技术的研究对于维持直流微网母线电压的稳定、提高微网系统的经济效益都具有重要意义。提出了以飞轮和蓄电池混合储能作为光储充电站直流微网系统的储能形式,其中飞轮用于平滑高频功率波动和部分低频功率,蓄电池用于平衡基准功率以维持母线电压平滑稳定。并设计了直流母线5层电压(分层)协调控制策略,实现了微网系统中光伏发电、电动汽车充放电、负荷功率需求的协调控制。针对孤岛运行和并网运行中的5种不同工况,在Matlab/Simulink软件平台上对所提出的控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,在所有工况下,所提控制策略都能使直流母线电压在不同电压层间有效切换,维持光储充电站直流微网系统的直流母线电压平衡,实现了整个系统的灵活、可靠运行,因此该控制策略具有可行性和有效性。     

一种新型Boost变换器前馈控制策略

在通过直流母线汇流的独立光伏发电系统中,维持直流母线电压恒定是保证系统的高效运行、较高的电能质量以及延长蓄电池的使用寿命的重要手段。提出一种在光伏MPPT Boost变换器后通过再一级Boost变换器与直流母线连接的网络结构,并采用新型的前馈控制策略实现对直流母线电压的稳定控制。该控制方法为,在原有的电流内环电压外环双环控制基础上引入负荷电流与输入电压的前馈环节,削除因二者的变动引起的直流母线电压波动,提高了系统的动态稳压性能。仿真比较了双环控制与本文所提控制在负荷电流与输入电压跃变情况下的直流母线电压,验证了所提控制策略的有效性。     

基于串联型分布式MPPT架构的直流微网系统无缝切换控制策略

为了提高直流微网系统中光伏单元的输出功率,以串联型分布式最大功率点跟踪(MPPT)架构代替传统的集中式MPPT架构,以光伏单元、蓄电池和负荷组成的直流微网系统为研究对象,分析了串联型分布式MPPT架构的控制策略。在不增加通信电路的前提下,提出了一种从MPPT模式到稳压降功率模式的无缝切换控制方法;为了保证直流母线电压稳定、串联型分布式MPPT架构安全运行以及延长蓄电池寿命,设计了直流微网系统的工况与能量管理控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真分析表明:在环境失配情况下,采用串联型分布式MPPT架构可以大幅提升光伏单元的输出功率;所提控制方法可以有效地完成模式之间的无缝切换;所设计的系统能量管理控制策略可以良好地协调各单元运行,实现系统安全、稳定、高效运行。     

分布式光伏发电系统输出功率微分控制策略研究

光伏发电系统（photovoltaic power generation system,PV）内环控制器控制策略有最大功率跟踪控制策略（maximum power point tracking,MPPT）与直流母线电压支撑策略。两种控制策略切换时易导致直流母线电压过压,系统振荡,严重时将导致PV停机。根据光伏阵列的输出特性,提出一种输出功率微分控制策略。采用该控制策略,PV控制系统可自然切换控制目标,避免MPPT控制策略与直流母线电压控制策略间进行切换,进而可减少直流母线电压振荡,提高系统性能。外环控制器则采用下垂控制实现各个分布式PV输出功率均匀分配。     

一种直流微网双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微网中母线电压易受微网内部功率波动影响,通过类推交流微网中虚拟同步发电机的虚拟惯量,提出了一种直流微网双向并网变换器(bidirectional gridconnected converter,BGC)虚拟惯性控制策略,增强了直流微网的惯性,平抑了直流母线电压波动。建立BGC虚拟惯性控制小信号模型,推导出直流母线电压与BGC直流侧输出电流之间的小信号传递函数,深入分析直流微网功率突变下的系统动态特性,发现BGC直流侧输出电流相当于扰动量,会对直流母线电压的动态响应过程产生冲击性影响。对此,提出了BGC的直流侧输出电流前馈扰动抑制方法,平滑了直流母线电压的动态响应。分析了BGC系统的稳定性,选取了合适的BGC虚拟惯性控制参数。最后,仿真与实验验证了所提控制策略的有效性。     

直流微电网储能系统自动充放电改进控制策略

针对直流微电网中直流微电源输出不稳定造成的网内功率不平衡及直流母线电压大范围波动问题,基于含光伏阵列和储能系统的直流微电网系统,提出了一种储能系统自动充放电改进控制策略。该控制策略将直流母线电压用4个电压临界值分成5个区域,控制系统根据直流母线电压所处区域自动判断储能系统的工作模态和模态切换,实现储能系统在充电、放电及空闲模式间自由切换;同时避免了由于直流母线电压正常波动引起的储能系统充放电频繁切换对蓄电池造成的损害。dSPACE实验验证了该策略的可行性。     

负荷用直流变换器的虚拟直流发电机控制策略研究

直流配电在方便可再生能源接入的同时可以减少变流环节,提高用电效率,并且不会引起频率不稳定及无功功率不平衡等问题。直流变换器作为直流微网中的电能馈送的重要一环,其控制策略的优劣显得尤为突出。提出了一种负荷用直流变换器的虚拟直流发电机控制方法,该控制策略继承了旋转电机的惯性特性,当带载变化时,这种控制策略能够缓和恢复受扰动的负荷侧电压,且维持直流微网负荷端电压在其额定值。建立的DC/DC小信号模型证明了采用虚拟直流发电机控制的直流变换器在直流母线电压波动过程中的功率响应与其阻尼参数成反比,因此可根据母线电压变化趋势自动调节对母线功率的吸收,响应母线电压波动,支持母线电压恢复。仿真及实验结果验证了所提出控制策略的可行性和正确性。     

基于功率信号判别的光-储-燃直流微网协调控制策略研究

在直流微网孤岛模式下,针对常用的分层控制存在储能控制模式切换频繁、电压波动较大等缺点,本文提出一种基于功率信号判别的控制策略。以光伏阵列、混合储能系统、燃料电池构成的直流微网为研究对象,通过对光伏输出功率、直流母线电压电流及混合储能系统的SOC(state of charge荷电状态)等信息的实时采集,判断直流微网内的功率大小和方向,通过对各分布式电源的协调控制,使得微网系统功率达到平衡状态,进而维持直流母线电压的稳定。基于Matlab/Simulink仿真平台上搭建仿真模型,验证了微网不同模式切换控制策略的有效性,其控制策略明显优越于常用的分层控制策略。     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性.因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通...     

含超级电容混合储能系统直流微电网功率分配策略

针对直流微电网中微电源功率输出不稳定以及负荷波动导致直流母线电压偏移问题,提出一种含超级电容和蓄电池的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略将储能系统分为5种工作模式,控制系统根据直流母线电压值选择混合储能系统的工作模式,实现蓄电池与超级电容在充电、放电及空闲模式间自由切换,从而维持直流母线电压稳定。通过Matlab/Simulink软件搭建系统模型,仿真结果表明,采用该控制策略可使直流母线电压保持在电压偏移允许范围内。     

提高光伏微网电压稳定性的储能设备控制策略研究

储能设备及其控制策略对于保证微网电压稳定具有重要意义。针对提高光伏电源并网状态下的微网电压稳定水平与抗扰动能力,对光伏电源并网储能装置的功率协调控制策略进行研究。首先以蓄电池作为主要储能单元,通过检测光伏电池与负荷功率差确定充放电控制器Buck-Boost工作模式,使储能装置能够同时平抑光照强度与负荷变化造成的功率波动,稳定DC母线电压水平。其次,对系统能量进行协调控制管理,使光伏电池和储能装置协同工作,蓄电池与超级电容器协调出力,进一步快速维持直流母线电压稳定。通过LZ电压稳定检测指标及PSCAD平台仿真,计算储能装置停运与投运状态下的电压稳定水平,验证储能系统在双向变换器协调控制下能够有效维持交流端母线电压稳定性,达到设计目的。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

基于DBS的直流微电网能量协调控制策略研究

随着直流微电网系统的广泛应用,其控制技术得到不断关注。直流微电网系统由光伏阵列、电动汽车充换站、大电网及其接口变换器构成。针对其结构特点,采用一种能量协调控制策略以维持直流母线的电压稳定。该控制策略根据直流微电网中母线电压信息(DBS)进行运行模式划分,不同运行模式下,直流微电网各单元的控制策略可进行无缝切换,实现系统协调自治。采用下垂控制实现对多个光伏阵列或者电动汽车蓄电池模块的功率均分。仿真结果表明,直流母线电压保持稳定的同时,直流微电网系统能够在并离网不同模式间进行平滑切换,验证了控制策略的可行性与有效性。     

蓄电池-超级电容混合储能系统惯性控制策略

为抑制直流微电网母线电压波动,保障直流微电网稳定安全运行,提出一种混合储能系统惯性控制策略, 实现控制混合储能系统产生虚拟惯性来更好地维持直流母线电压稳定.该控制策略采用下垂控制和虚拟直流发电机控 制共同构成混合储能惯性控制策略,使得 DC/DC变换器不仅保有下垂特性还具有惯性特性.在 MATLAB/Simulink 平台上进行仿真试验,仿真试验结果表明通过下垂＋虚拟直流发电机的惯性控制方法,实现了直流微电网中各模块按 下垂系数进行功率分配的同时,混合储能系统能更好地响应直流母线上的功率波动,大幅度减小母线电压波动,并平 滑蓄电池的功率输出,延长蓄电池的使用寿命。     

光伏/蓄电池系统共直流母线的控制策略研究

通过蓄电池的能量存储作用,可以平抑光伏发电输出功率受环境条件变化的影响。在光伏阵列、蓄电池数学模型的基础上,研究了光伏阵列与蓄电池共直流母线的控制策略。直流母线电压采取滞环特性的管理模式,利用蓄电池的充放电来维持直流母线电压稳定。为防止蓄电池在工作状态与停止状态之间来回切换,蓄电池电压外环控制策略采用非线性函数的控制方案。通过PSCAD/EMTDC仿真软件,利用算例系统验证了所建立模型和控制策略的正确性和有效性。仿真结果表明,在蓄电池的平抑作用下,光伏发电系统能以恒定的功率并入大电网,这是未来光伏发电系统的发展趋势。     

含V2G的直流微网电压分层控制策略

针对直流微网储能昂贵、控制单一、稳定性较差的问题,提出了一种含电动汽车电网互动技术(vehicleto-grid,V2G)的直流微网电压分层控制策略。在现有基于直流母线电压信号(DC-Bus signal,DBS)控制方法的基础上,引入V2G技术代替部分静止储能,提高系统稳定性和经济性;优化储能控制,依照并离网的不同情况对混合储能单元提出不同的控制方法。在微网运行工况发生变化的情况下,系统各变流器依据母线电压区间平滑切换运行状态,维持微网功率平衡,平抑母线电压波动,提高直流微网整体稳定性。在MATLAB-Simulink中搭建了直流微网的仿真模型,在不同运行情况下进行仿真分析,仿真结果验证了所提电压分层控制策略的有效性。     

基于电压下垂法的直流微电网混合储能系统控制策略

以稳定直流母线电压和优化蓄电池工作过程为目的,提出了一种基于电压下垂法的直流微电网混合储能控制策略。该控制策略根据直流母线电压信息,利用超级电容快速补偿母线功率缺额的高频部分;通过蓄电池对超级电容进行能量补充,间接补偿母线功率缺额的低频部分;利用超级电容电压不能突变的特点,实现对蓄电池电流的平滑控制。控制系统以直流母线电压、超级电容电压及蓄电池荷电状态为判断条件,自动切换工作模式。实验表明,该控制策略可自动调节蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,有效地减小了蓄电池充放电次数,延长其使用寿命。     

一种微网系统孤岛运行条件下的能量管理策略

根据微网系统运行特点,分析了微网系统中分布式发电单元和储能单元孤岛运行条件下的控制策略。为保证分布式电源出力和负荷波动时微网系统中能量供需平衡及其快速动态响应特性,提出了一种分布式发电单元和蓄电池储能单元间的协同控制能量管理策略,选取光伏发电单元的直流母线电压作为储能单元切换开关和充电放电电流参考信号标量。为验证文中所提出算法,分别搭建了包括光伏发电单元和储能单元的仿真模型和实验平台,2台2kVA光伏发电单元采用对等控制作为主分布式单元,蓄电池储能单元采用PQ控制作为从发电单元,仿真和实验结果验证了文中所提算法的有效性和正确性。     

基于混合储能的直流微电网协同能量管理策略

根据直流微电网的结构以及运行特点,分析了直流微电网中分布式发电单元和混合储能单元的控制策略。针对直流微电网中由于分布式发电单元输出功率的不稳定以及负载突变造成的直流母线电压波动问题,提出了一种基于直流微电源模块和混合储能模块的协同能量管理策略。该控制策略以直流母线电压为信号对混合储能模块的充放电模式进行控制。同时也搭建了含光伏微源单元和混合储能单元的仿真模型,通过MATLAB/Simulik仿真软件对混合储能的能流切换模式进行仿真,结果表明该策略在负荷波动或者光伏单元输出功率不稳定情况下直流母线电压的相对稳定性,验证了该策略的正确性和可行性。     

虚拟直流发电机励磁补偿控制策略

虚拟直流发电机(VDCG)功率协调控制策略将直流电机算法嵌入到DC/DC变换器控制回路中,使其模拟直流发电机运行特性,提升直流微网直流母线电压的动态稳定性。该控制通过功率分配环实现不同容量储能装置间的功率协调分配,但已有的VDCG功率协调控制策略均采用固定励磁磁通作为虚拟电机励磁系数,当再生能源输出功率发生波动或负载发生投切时,直流母线电压会产生稳态电压偏移。为消除母线电压偏移,在详细分析VDCG功率协调控制工作机理的基础上,提出虚拟直流发电机励磁补偿控制策略,通过实时补偿VDCG励磁,消除母线电压偏移,稳定直流母线电压。构建储能装置双机并联光储直流微网仿真及实验平台,分别在再生能源功率波动和负载投切情况下对传统固定励磁磁通功率协调VDCG控制及所提VDCG励磁补偿控制策略进行对比仿真及实验验证,证明所提控制策略的正确性。