改进SOC下垂控制的分布式储能系统负荷电流分配方法

随着分布式发电及直流微电网的快速发展,分布式储能得到学者们的广泛关注。文中针对分布式储能系统中储能单元荷电状态(state-of-charge,SOC)的随机性以及变化缓慢的特点,在储能单元充电和放电过程中采用改进的SOC幂指数下垂控制策略。SOC的幂函数可提高SOC分辨率,SOC指数函数下垂曲线平滑且没有间断点,改进的SOC幂指数下垂控制有利于寻找最优下垂曲线使系统快速收敛到均衡状态。由于下垂控制对系统的稳定性有影响,为此文中给出了用于分析系统稳定性的特征方程和系统控制结构图,由劳斯稳定判据结合直流母线电压跌落范围验证了系统的稳定性。通过由2台储能单元组成的实验平台,验证了所提下垂控制策略的可行性,负荷能够按容量快速分配,且能够快速收敛到均衡状态。     

考虑不同容量的储能单元荷电状态均衡研究

随着直流微电网的快速发展,分布式储能单元(DESU)并联下垂控制技术得到了高度重视.针对直流微电网DESU下垂控制中荷电状态(SOC)均衡及负荷电流分配问题,在传统I-U下垂控制的基础上,提出了一种考虑不同容量的储能单元SOC均衡策略.通过在下垂系数中引入相对容量因子,消除不同容量对SOC的影响,实现充放电过程中SOC均衡;同时增加电压均衡器以解决直流母线电压偏离额定值问题.实验结果表明:所提方法实现了不同容量储能单元的SOC均衡、负荷电流按比例分配及母线电压偏差小的目标,有利于系统高效稳定运行.     

独立直流微电网中考虑不同容量的分布式储能系统能量控制策略

为了同时满足独立直流微电网中含有不同容量储能单元的分布式储能系统(DESS)的电流精确分配及荷电状态(SOC)均衡的要求,防止DESS过放或过充,提高系统运行安全性与稳定性,提出了一种考虑不同容量的DESS能量控制策略。控制策略采用分层结构：在通信层中,相邻节点通过低带宽通信线进行通信,采用动态一致性算法获得平均值信息;在下垂控制层中,采用虚拟压降均衡器添加电流分配精度补偿量,动态消除线路阻抗对电流分配精度的影响,通过SOC均衡器调整下垂系数,提高SOC均衡精度;在直接控制层中,根据上层给定值直接控制DESS中的双向DC/DC变换器。通过频域分析验证了所提控制策略的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建DESS仿真模型,分析在不同工况下的运行过程。仿真结果表明,与现有方法相比,所提控制策略同时实现了不同容量DESS的电流精确分配及SOC均衡,能够适应线路阻抗变化的情况,且具备即插即用性能。     

直流微电网不同荷电状态多储能系统分布式控制

直流微电网在离网状态下需要储能系统维持其稳定运行,而在多储能变换器并联的情况下,线路阻抗不匹配会导致各储能单元荷电状态(state of charge, SOC)无法均衡以及变换器输出电流无法精确分配,同时由“虚拟阻抗”造成的母线电压偏差也需要得到补偿。针对一系列问题,提出改进的SOC均衡控制策略,自适应调整“虚拟阻抗”实现SOC均衡,并提出一种分布式二次控制策略,构造包含多个信息的转移因子,生成唯一的且能同时实现消除线路阻抗影响及恢复母线电压两个目标的电压补偿项,以减轻系统通信压力。其中为获得全局所需平均值信息,基于一致性算法,利用低带宽通信在相邻变换器间进行信息交换,并设计了分布式动态平均值算法控制器。最后搭建光伏多储能系统模型,仿真与实验验证了该控制策略的有效性和准确性。     

基于一致性算法的直流微电网储能系统功率分配技术

以直流微电网中的分布式储能系统为研究对象,分析了储能单元间存在的功能、参数和信息的不对称性,并提出了混合储能单元多工作模式下最大输出功率及等效荷电状态(SOC)的评估方法。在此基础上,提出了一种基于离散一致性算法的分布式储能系统负荷功率分配分层控制策略:在下层,以储能单元多模式参数评估为依据,使用动态下垂控制对各储能单元输出功率进行一次分配;在上层,以减小分布式储能系统等效SOC差异为目标,利用相邻单元之间的的弱通信,使用离散一致性算法产生电流修正量,直接调节下垂控制电流参考值,动态调整处于不对称工作状态的各混合储能单元的输出功率。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证。     

直流微电网储能荷电状态协调控制

储能系统采用串并联结构(串联的储能单元为一组,多组并联)可以实现将小容量、低电压等级的储能接入直流微电网中,并且可以实现系统扩容和提高端电压。为避免串并联结构的储能单元因荷电状态(state of charge,SOC)和额定容量差别导致个别储能单元提前退运的短板效应,提出一种考虑储能SOC和额定容量的控制方法,实现串联模块间的电压和并联模块间的功率合理分配。考虑到功率分配后期因储能单元间SOC差别较小导致均衡速度较慢的问题,引入变异系数对下垂系数进行动态优化。考虑到升压或扩容导致各组总容量不同,引入容量权重因子,使储能单元SOC达到均衡出力。通过搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型,验证控制策略的可行性和有效性。     

考虑SOC均衡的直流微网储能系统控制策略研究

在直流微电网中分布式储能系统起着稳定母线电压、维持系统功率平衡的关键作用。针对多个储能单元中荷电状态(SOC)不同会造成过充或者过放，从而影响系统稳定性的问题，提出一种改进SOC均衡下垂控制策略。首先，将储能装置的下垂系数与SOC嵌套反正切函数联系，充分利用反正切函数和幂函数的优点。其次引入变加速因子，在SOC差异较小时进一步加快均衡速度。同时，为了解决均衡过程中引起的母线电压偏差问题，在上述改进控制策略基础上增加二次电压补偿环节，使用一致性电压均衡器减少母线电压的波动。最后搭建了直流微网储能系统的仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可以动态实现SOC快速均衡，并有效维持了微网内功率平衡和母线电压稳定。     

直流微电网分布式储能系统电流负荷动态分配方法

针对独立运行的直流微电网,提出了一种考虑不匹配线路阻抗和储能容量的分布式储能系统分级控制策略。通过负荷平衡级控制动态地微调虚拟阻抗,消除不匹配线路阻抗对电流负荷分配精度的影响;进而通过荷电状态(SOC)平衡级控制,各个储能单元根据其容量和SOC动态地调节电流负荷,使得SOC误差以e指数曲线下降,最终实现储能单元在充放电过程中SOC均衡。所提方法采用动态一致性算法,可实现各分布式储能单元的信息共享,提高了系统的可靠性与灵活性。通过小信号稳定性分析,讨论关键参数对系统稳定的影响。基于RTDS设计了3种实验方案,结果验证了所提方法能够使得电流负荷按储能容量合理分配,提高了系统的扩展性和通用性。     

一种直流微电网无母线电压偏移的均衡控制策略

为解决直流微电网中分布式储能系统存在的剩余容量(State Of Charge, SOC)不均衡问题,提出一种适用于孤岛直流微电网分布式储能的均衡控制策略。该方案采用对数形式设计参考电压函数,以单台储能单元的SOC与所有储能单元的SOC均值的比例作为对数函数输入,从而实现各储能单元充放电过程中,各参考电压相对于额定母线电压呈近似对称变化,继而实现无母线电压偏移的均衡控制。基于此提出利用储能单元的输出功率及其参考电压的比例关系简化了参数选取过程,通过李雅普诺夫第一法判断了系统的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验验证了所提控制策略的正确性和实用性。     

无储能风电微网系统的下垂控制策略

包含分布式风力发电系统的微网孤岛运行时,常采用下垂控制策略。由于风能的随机性,微网中风力发电单元发电功率与下垂控制输出功率不等,需要利用储能装置来均衡功率,维持直流电压恒定。对此,提出了一种改进下垂控制策略。通过检测直流电压,动态平移下垂特性曲线,改变下垂控制平衡工作点,调节下垂控制输出功率,以促进功率均衡,减小直流侧储能装置容量。仿真及实验结果验证了改进下垂控制策略的有效性。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

直流微网储能单元能量动态均衡控制研究

为了更好地提高直流微网系统运行性能,提出一种能够平衡各储能单元剩余电量(state of charge,SOC)的改进下垂控制策略.该方法在传统下垂控制基础上,以关联SOC参数的指数函数作为自适应下垂系数,根据各储能单元SOC改变其输出能力,实现各储能单元能量均衡.为解决传统下垂控制带来的母线电压偏移问题,加入母线电压...     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

适用于模块化多电平储能变流器的分布式控制策略

分布式控制可以有效降低主控制单元的通信与运算压力,便于增强系统的扩展能力与热插拔能力。针对模块化多电平储能变流器(MM-ESC)控制系统计算量大、通信量大、整定复杂等不足,提出一种减少通信和运算的分布式控制系统架构以及适用于该控制系统的子模块荷电状态(SOC)下垂均衡控制策略。该分布式控制架构由一个中央控制单元与若干个子模块控制单元组成,中央控制单元进行交直流功率解耦控制;子模块控制单元根据本地子模块信息进行SOC下垂控制。通过分析子模块相间和相内功率差异化特性,分别设置下垂系数,从而实现子模块电池能量均衡。通过搭建五电平MMC储能变流器仿真系统以及实验平台对所述理论及控制方法进行验证,结果表明,与已有的控制系统相比,该控制架构中处理器计算量小、运行所需通信量小,同时可以满足系统运行要求。     

基于一致性算法的直流微网多储能SoC均衡策略

针对含有多个储能单元的孤岛型光储直流微电网,提出一种基于一致性算法的多储能荷电状态均衡策略。在改进下垂控制中采用了一种事件触发控制下的平均一致性算法,各分布式储能单元只需在满足事件触发条件时与相邻单元通信,即可实现储能单元间的荷电状态均衡。通过该策略可提高系统不同容量储能单元间的电流分配精度;实现荷电状态均衡和维持母线电压的稳定,在保证控制性能的同时有效减少通信次数。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。     

能源互联网框架下多端口能量路由器的多工况协调控制

多端口能量路由器是整合光伏、储能以及电动汽车充电桩的有效拓扑结构。在不同端口进行能量路由时,涉及多工况运行,无缝工况切换是一大难点。在能源互联网框架下,采用分层控制,使得能量路由器在电网调度、并离网、电动汽车接入切除等工况下都能够协调运行,从而实现工况的无缝切换。微网控制层采用集中式控制,维持各工况下系统整体能量平衡,既能与上层调度层交互,响应调度;也能与下层本地控制层通信,即采样各端口的状态信息,计算储能、充电桩的充放电电流给定值。本地控制层中光伏、电压源型变换器端口采用分布式控制,降低通信带宽;储能、充电桩端口采用所提的基于电流跟踪的新型下垂控制方法,精准传输所需功率,并控制直流母线电压稳定。最后,通过MATLAB仿真验证了所提统一协调控制策略的有效性。     

基于固态变压器的有源配电网自适应模式切换与功率管理

为实现高压电网和交直流混合微网的系统集成与优化,固态变压器(solid-state transformer, SST)成为研究热点。然而,目前较少考虑线路或通信故障条件下系统运行模式的协调控制以及即插即用单元的功率优化分配。为此,提出一种基于SST的有源配电网自适应模式切换与功率管理策略。首先,基于SST的系统架构实现高压并网、微网互联、微网孤岛的平滑模式切换,保证母线电压稳定在额定值附近。同时,采用分布式一致性算法和改进下垂控制,根据运行成本、储能荷电状态(state of charge, SOC)实现经济均衡的功率分配。最后,基于RT-LAB实时仿真平台验证所提模式切换与功率管理策略。