恒压充电模式下独立光伏储能系统的鲁棒稳定控制器设计

为提高独立光伏储能系统的可靠性,提出了恒压充电模式下光伏接口变换器的鲁棒PI控制器参数的设计准则和设计方法。针对采用前置电容Boost变换器的独立光伏储能系统,建立了包含太阳能电池动态模型的系统小信号模型,基于劳斯稳定判据分析了恒压充电模式下变换器的稳定工作条件。分析结果表明,太阳能电池的二极管动态电阻rD和动态电容CD会影响系统稳定性。rD越小系统越难稳定,而rD与温度和光照等运行环境和负载大小均有关,必须在最小rD的工况下设计输出电压控制器参数,而此时,CD电容效应可忽略不计。基于该设计准则和方法所得到的PI控制器参数具有很好的鲁棒性,可以确保独立光伏储能系统在实际变参数运行条件下的稳定。     

基于混合储能荷电状态的光伏直流微网系统能量分配策略

针对混合储能系统在平抑光伏波动以及负荷投切时荷电状态(SOC)易越限问题,提出一种基于混合储能SOC的多模式协调控制策略。在传统低通滤波功率分配的基础上,提出一种基于超级电容荷电状态的动态功率修正策略,使超级电容出力后SOC向安全状态恢复;同时,为避免蓄电池频繁切换充放电状态,在其响应环节加入优化后的延时控制。此外,根据光伏出力情况、混合储能SOC,设计出满足直流微网系统动态平衡的六种运行模式,实时调节各储能单元出力情况。在MATLAB/Simulink中搭建了光伏直流微网混合储能系统仿真模型,仿真结果表明所提策略在各工况下均能稳定运行,有效延长了储能介质使用寿命。     

考虑荷电状态的光伏微电网混合储能容量优化配置

储能系统容量优化配置是提高系统稳定性、降低微电网成本的有效措施之一。本文提出了一种考虑荷电状态的能量管理策略,对光伏微电网混合储能系统进行容量配置。首先,综合分析微电网运行的稳定性和经济效益,以全生命周期费用和买卖电量费用之和最小为目标,建立含超级电容和蓄电池的光伏微电网储能模型。其次,结合光伏可供能量和负荷需求功率,应用改进能量管理策略和粒子群算法,建立光伏微电网混合储能系统（HESS）容量配置双层优化模型。最后,以某地实际数据为例对优化问题进行求解,将优化结果与传统储能配置方法进行对比,验证了所提方法的有效性,为光伏微电网混合储能系统容量优化配比提供参考。     

混合储能的独立光伏系统充电控制研究

超级电容的功率密度大,循环寿命长,很适合与能量密度大的蓄电池相结合,共同组成独立式光伏发电系统的储能部分。在此分析比较了两种储能器件的各项参数,针对光伏发电系统的特点,提出了一种应用于蓄电池与超级电容混合储能系统的充电控制方案。通过监视系统供电状态,减少蓄电池不必要的接入,达到延长蓄电池循环寿命的目的。实验结果表明,蓄电池与超级电容混合储能明显提高了系统的瞬时功率输出,降低了蓄电池的电流脉动,并减少其充放电循环次数,有效延长了蓄电池的使用寿命。     

超级电容在电力系统中的应用

对超级电容的工作原理、运行特点、充放电特性以及在电力系统中的应用进行了较全面的介绍．还利用Matlab／Simulink仿真软件搭建了超级电容的工程简化模型,对超级电容用作储能系统来平抑分布式光伏系统发电功率进行了仿真。     

电动汽车充电方案与控制策略

针对光伏和储能供电对电动汽车充电的协同问题,提出了一种光伏和超级电容储能的充电方案。该充电方案充分利用大功率储能设备超级电容以保证供电的持续性和可靠性。同时提出了一种基于超级电容储能的模糊双闭环PI控制策略,采用电压外环模糊PI控制及电流内环PI控制的方法,提高光伏母线输出电压的稳定性。利用MATLAB/Simulink仿真软件建立电动汽车充电和模糊PI控制器模型,仿真并验证了上述储能方案与控制策略的可行性和有效性。     

光储联合发电系统中混合储能的功率协调控制

针对光储联合发电系统中的混合储能,基于频率协调,给出了一种电池和超级电容的功率分配控制方法,记及储能的荷电状态(State of Charge,SOC),提出了多储能单元的出力分摊方法。基于频率协调控制,利用电池和超级电容平抑光伏出力的中频和高频分量,控制光储联合系统输出功率的带宽,降低光伏对电网的冲击。基于SOC的功率协调控制,分配光储联合发电系统中多个储能单元,按照其可用容量合理分担出力。使光储联合发电系统工作于电网调度模式和光伏平抑模式,利用PSCAD/EMTDC验证了所提协调控制方法的有效性和可行性。     

一种混合储能变换器的模型预测整体控制方法

新能源发电渗透率逐渐提高,由新能源本身固有特性向电网引入的功率扰动不容忽视,且在高比例接入情况下对于新能源发电参与电网调节的需求越来越大,这对其系统功率响应性能提出了更高的要求。由蓄电池和超级电容组成的混合储能由于具有互补的能量特性,应用于新能源发电系统中可以帮助提升其整体的能量处理能力。为了充分发挥储能介质的功率特性,针对光伏发电系统中的应用,提出了一种应用于蓄电池-超级电容混合储能变换器的模型预测整体控制方法。根据变换器主电路的数学模型,结合混合储能的控制目标,设计了嵌入功率滤波器的模型预测整体控制策略。仿真结果表明提出的模型预测整体控制方法具有优越的功率响应特性与参数鲁棒性。     

超级电容储能的光伏充电系统双模控制研究

弱光照条件下,光伏板的最大功率点跟踪(MPPT)控制往往难以满足储能装置的充电要求。为实现在强光至弱光光照条件下太阳能光伏板均能对储能装置有效充电,提出一种超级电容储能的光伏充电系统双模控制方法。采用同一套硬件电路,通过软件控制实现弱光照和普通光照2种充电模式,并能够根据光照变化自动切换充电模式。分析了2种模式下充电控制策略及自动切换方式,推导了超级电容容量的计算方法。最后,以超级电容作为储能元件的太阳能路灯为例,设计样机进行试验。试验结果证明了所提出的双模控制方法能实现太阳能光伏板在强光至弱光光照条件下对超级电容进行有效充电。     

基于Buck三电平变换器的光伏储能系统

提出了一种基于Buck三电平变换器的光伏储能系统及最大功率点跟踪(MPPT)控制策略,分析了Buck三电平变换器工作原理,建立了数学模型并进行小信号模型分析,证明了控制策略的可行性。为确保两只分压电容电压均衡,讨论了其分压电容均压问题并设计了控制环路,最后进行了实验验证。     

基于前馈自抗扰的光伏微电网混合储能控制策略

针对光伏微电网混合储能系统中储能设备间的功率分频分配有效性差和抗干扰能力较弱等问题,提出一种基于前馈自抗扰控制(feedforward linear active disturbance rejection control,FF-LADRC)的光伏微电网混合储能控制策略。首先,搭建混合储能系统中蓄电池和超级电容的双向DC-DC数学模型,通过在电压环控制中引入前馈自抗扰控制,以提高混合储能系统的动态响应速度和抗干扰性能,并通过设置低通滤波,进而实现不同储能设备之间的功率分频分配。同时,将线性自抗扰控制分别引入蓄电池电流环控制和超级电容电流环控制,以实现不同储能设备间的协调控制,进而提高并网侧功率稳定性。频域分析结果证明了所提控制策略的有效性和稳定性。仿真结果表明,所提控制策略能够快速进行功率分频分配,同时协调光伏微电网有效运行。     

基于储能系统的光伏功率预测误差补偿控制

受天气等因素影响,光伏组件的输出功率为非平稳信号,波动性大,直接并网对电网冲击大。为保障光伏并网安全可靠运行,通过控制储能系统合理充放电平抑光伏功率。对光伏电站光伏组件输出功率进行小波包分析确定平抑目标功率,再结合化学电池和超级电容的频率响应范围,采用模型预测控制(MPC)算法控制全钒液流电池和超级电容组成的混合储能系统充放电,并在Matlab上进行仿真。仿真结果表明,此种分析方法及控制策略平抑效果较好。基于此种补偿控制方法确定电池容量,并把"M-界定"量化指标运用到描述电池能量波动,从而确定电池的最大充放电功率等参数。     

超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统容量配置方法研究

采用混合储能系统能够降低储能配置的年均综合成本,提高光伏发电系统的经济效益。针对超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统,采用经验模态分解方法把光伏发电功率与负荷功率之间的不平衡功率分为高频、中频和低频三部分,分别作为超级电容器、飞轮和蓄电池的参考功率;构建以年均综合成本最小为目标函数,同时考虑混合储能系统的充电与放电功率和剩余电量等约束条件的容量优化配置模型,采用遗传算法进行优化,并通过实例分析验证了该配置方法的有效性。     

平抑光伏出力波动的混合储能系统控制策略

针对由电池和超级电容器构成的混合储能系统,设计了一种平抑光伏出力波动的储能控制策略。基于含阀值判断的低通滤波算法制定储能系统总充放电功率,在平抑光伏出力波动的同时避免对储能系统的过渡调控。综合考虑储能介质充放电状态,基于滑动平均原理制定储能介质的功率分配策略,以充分发挥不同储能介质的优势,优化储能系统的整体运行性能。仿真分析验证了所设计控制策略的有效性,储能系统可以较小的调控代价完成对光伏出力波动的平抑,且超级电容器平抑功率波动的快变分量,有效降低了储能电池的充放电次数。研究结果对混合储能系统在平抑光伏出力波动中的应用提供了理论参考。     

基于惯性能量控制的级联H桥光伏发电系统

提出了一种新型级联H桥光伏组件结构,集成了光伏组件、Boost/Buck电路、超级电容和链式H桥电路。分析了超级电容充放电范围并计算其惯性能量大小,然后提出了级联H桥光伏组件控制策略。在EMTP中搭建12H桥级联仿真模型,验证级联H桥全链、缺链运行情况和直流侧电压惯量支撑。最后实验验证新型级联H桥光伏组件具有惯性能量支撑作用,对提高光伏发电电网友好性具有现实意义。     

带混合储能的光伏并网系统功率协调控制策略研究

针对光伏发电系统功率输出随机性强、波动性大等问题,本文提出了一种光伏超级电容蓄电池电解槽混合发电系统功率协调控制策略。分析并建立了光伏、超级电容、蓄电池及电解槽的数学模型,构建了一种将系统各单元通过变换器汇集于直流母线的混合系统结构。该控制策略将超级电容和蓄电池两者的荷电状态SOC(State of Charge )均考虑在内,通过对不同工况下系统各单元出力的协调控制,在实现直流微电网有功功率平衡的前提下,达到维持直流母线电压稳定和平抑系统并网功率的目的,提高了光伏利用率。利用PSCAD/EMTDC软件进行建模与仿真分析,验证了本文所提控制策略的有效性。     

适用于无直流侧电压传感器单相级联H桥型光伏逆变器的直接功率模型预测控制方法

针对大功率光伏发电系统复杂度较大的情况,文中介绍了一种适用于无直流侧电压传感器单相级联H桥型光伏逆变器的直接功率模型预测控制方法.该方法采用顺序计算的思路,将各H桥视为独立的逆变器并逐个完成各H桥的控制.同时,在针对单个H桥的最优调制函数进行计算时,利用逆变器输出电压的变化量对应H桥直流侧电容电压进行重构,并将电容电压...     

电动汽车复合电源系统仿真研究

当前,电动汽车用蓄电池的比能量和比功率还不能达到理想的要求,将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容—蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足。综合考虑运用两种储能系统的优缺点,解决了电动汽车续驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾。在MATLAB/Simulink环境下对复合电源系统中重要模块进行仿真,测试结果显示,采用超级电容—蓄电池的复合电源系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能和能量利用率。     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。