独立运行风光互补发电系统能量优化管理协调控制策略

针对系统运行工况复杂、供电稳定性和安全性要求高的特点,深入分析并给出独立运行风光互补发电系统能量流动及工作模式转换关系图,采用风电优先、光电次之、蓄电池辅助的电能分配原则与功率供需动态平衡的能量优化管理机制,提出包括能量管理与工作模式控制、风力发电控制、光伏发电控制和蓄电池充放电控制在内的功率协调控制策略。风力和光伏子系统控制均具有功率电压双闭环控制结构,功率外环采用基于梯度变步长MPPT算法或基于梯度信息LPTC算法产生最佳功率点电压,电压内环实现最佳功率点电压的自动、快速、无差跟踪,同时可实现MPPT和LPTC算法之间的平滑切换。仿真研究结果表明,本文所论能量优化管理协调控制策略能够根据风速、光照强度、负载的变化及蓄电池工况,协调风力发电、光伏发电子系统和蓄电池的工作状态,实现系统不同工作模式下自动运行及合理转换,保持能量供需动态平衡,实现系统的优化及可靠运行。     

神经网络反推控制在光伏系统最大功率点跟踪中的应用

针对太阳电池输出最大功率受到光照强度和温度等因素影响的问题,提出一种基于神经网络反推控制技术的最大功率点跟踪方法。首先利用神经网络求取最优直流母线参考电压,设计反推控制实现光伏发电系统最大功率点跟踪和单位功率因数并网。然后,利用神经网络对光伏发电系统的不确定性部分进行补偿,消除非线性模型的不确定性部分的影响。最后,利用Liyapulov稳定性理论证明了神经网络反推控制器的稳定性。实验结果表明该方法能同时实现光伏发电系统的最大功率点跟踪和单位功率因数并网,具有良好的抗干扰能力。     

风光储微网系统孤岛运行控制策略研究

文章建立了基于光伏发电系统、永磁同步风力发电系统以及混合储能系统的微网系统,主要对低压微网孤岛运行控制策略进行研究。针对传统单一主电源控制存在的缺陷,设计了由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统作为主电源,采用改进V/F控制策略,为微网系统提供电压和频率支撑,同时在微网系统频率波动时实现功率的快速跟踪;风力发电系统和光伏发电系统作为从电源,采用按最大功率跟踪输出的PQ控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了微网系统仿真模型并对不同运行工况进行仿真实验,仿真结果表明了该控制策略的有效性,同时微网孤岛运行的可靠性和稳定性得到了提高。     

直流模块式光伏发电系统前级DC/DC变换研究

针对传统集中式光伏发电系统结构存在的问题,介绍了直流模块式光伏发电结构,并利用反激变换器作为直流模块式光伏发电系统的前级直流模块,采用变步长的滞环比较法实现光伏电池的最大功率跟踪控制,采用带有输入电压前馈控制的电压闭环控制策略实现直流母线的稳压控制。试验结果表明,该方案可行。     

基于混合储能的并网光伏发电系统功率控制研究

针对并网光伏发电系统输出功率的波动,提出利用混合储能系统对功率进行平抑.介绍了光伏最大功率跟踪和并网逆变的控制,为实现发电和并网功率的匹配,考虑蓄电池和超级电容器各自特性的优势,对混合储能系统提出了三级式功率分配策略;通过设计相应的控制方法和以功率分配单元的输出功率作为参考值,混合储能系统控制变换器进行合理充放电.混合储能系统不仅保证了并网功率按计划运行,而且稳定了直流母线电压、满足了随机负荷供电.通过仿真验证,三级式功率分配策略有效,控制方法可行.     

具有MPPT功能的智能户用光伏充电系统研究

光伏充电系统采用了恒流充电和du/dt恒压限流充电相结合的管理模式,在一定时间内以电压的变化量接近零,并使充电电流达到最小设定量作为判断蓄电池充电终止的条件,采用了电压自寻优算法实现了光伏电池的最大功率点跟踪.试验表明,系统除了具有智能化管理的特点外,光伏电池的最大功率点跟踪效果明显,且不用考虑日照强度和温度对光伏电池的影响,在一定程度上能够提高光伏电池的输出功率.     

独立光伏供电系统中多储能单元协调控制策略的研究

文章提出了一种由超级电容器和多个蓄电池储能单元组成的混合储能系统,并将该储能系统应用于独立光伏供电系统。其中,多个蓄电池储能单元能够增大混合储能系统的容量,并提高供电系统的可靠性。由于不同的蓄电池储能单元的荷电状态存在差异,因此,提出了一种改进SOC下垂控制方法,并利用该控制方法实现了不同蓄电池储能单元传输功率的优化分配和SOC的动态均衡,优化了蓄电池储能单元的能量传输过程。超级电容器可以补偿光伏系统传输功率缺额的高频部分,减少蓄电池储能单元充、放电的次数,维持直流母线电压的稳定。文章通过仿真模拟,验证了所提出的控制策略能够优化各储能单元的运行状态,并有效地维持了光伏系统传输功率的平衡和直流母线电压的稳定。     

含多微源的微网并网控制运行特性研究

文章以永磁同步风力发电机、光伏发电系统、蓄电池储能系统建立了混合微网结构模型。为了充分发挥各微源的优势并保证微网的供电质量,对各微源控制器采用不同控制策略进行。对风力发电系统采用改进PQ控制、光伏发电DC/DC变换器进行最大功率跟踪法控制以及蓄电池采用定直流电压控制来维持直流母线电压。文章基于PSCAD/EMTDC软件对系统不同运行工况进行仿真,结果表明控制策略具有正确性及可行性。     

基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略研究

独立运行的多微源直流微电网,因其抗扰动能力弱,需要制定合理的能量管理控制策略来平衡微源间的功率流动,实现直流微电网的稳定运行。采用基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略实现直流微电网的协调控制,当直流微电网中光伏发电功率或者负载发生变化时,通过松弛终端来维持直流母线电压稳定。根据电压分层控制策略,文章所研究的微网组网中松弛终端是超级电容、蓄电池和燃料电池,分别采用双闭环电流电压控制、基于电压的下垂控制和恒压控制实现孤岛模式下分布式发电系统和混合储能系统间的功率平衡。其中光伏发电根据需要可以作为松弛终端,也可以作为功率终端。通过仿真分析研究,验证了该控制策略的良好效果。     

离网型风光互补系统控制策略探讨

分析了太阳能电池和风力发电机的工作原理和工作特性,建立了太阳能光伏电池和风力发电机的仿真模型,采用扰动观察法,分别对其进行最大功率跟踪控制。针对扰动观察法步长难以选择的问题,分别对太阳能光伏发电系统和风力发电系统设计了相应的模糊控制器。仿真结果表明:所采用的控制策略可以随着条件的变化进行实时地跟踪控制。最后,分析了蓄电池的工作原理及工作特性,探讨采用蓄电池(激活充电、主充电、均充电及浮充电)4阶段充电管理的方法,模拟结果显示了方法的可行性。     

电网电压不平衡下变速恒频双馈感应电机的自适应控制

着重研究双馈感应电机在电网电压不平衡条件下的不间断运行控制问题。利用对称分量法将三相不对称向量分解成正序、负序、零序分量给出的电网电压不平衡情况下的双馈感应电机数学模型,使用非线性自适应控制技术综合设计了电机转子电压的鲁棒自适应控制器。理论分析和仿真研究表明,即使在系统参数和外部干扰存在的情况下,设计的控制器仍可以保证：系统安全可靠的运行、最大风能跟踪、输出恒压恒频的电流以及电网电压不平衡情况下的电机不间断运行。     

电网故障条件下风储联合系统无功自适应控制

针对电网三相对称故障条件下风电场电压不稳定的问题,文章提出了一种基于神经元的风储联合系统无功功率自适应控制策略,该策略以风储联合系统公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)的电压和电流为控制器的输入,采用Hebb学习算法作为自适应律,以获得准确的无功补偿。通过动态调整控制器的参数,使储能系统协调风电达到自适应输出无功功率的效果,提高系统在电网故障下的电压稳定性和风电故障穿越能力。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性和正确性,与常规PI控制策略相比,文章所提出的控制策略可使风储系统迅速提供无功功率,PCC点的电压得到明显上升。     

超导储能对并网型风电场运行性能影响的仿真分析

采用超导储能(SMES)可以改善风电场并网运行的稳定性,针对风电系统中出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用超导储能安装点的电压偏差信号作为超导储能有功控制器的控制策略。为了验证这种策略的有效性,建立了风电机组和超导储能装置的数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。仿真结果表明,采用该控制策略不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

5G通信基站节能供电系统运行控制策略研究

5G通信基站耗电量较大,引入分布式供电(DG)单元能对其进行一定的电能补充,但DG单元易受气象条件的影响,导致通信基站节能供电系统运行不稳定。为提高通信基站节能供电系统运行的稳定性,提出了一种基于直流母线电压信息自动切换的控制策略,系统内各单元可根据当前直流母线电压状态实现并网、孤岛模式的无缝切换。仿真结果表明,所提控制策略能够维持通信基站节能供电系统稳定运行,实现不间断供电,为未来设计节能型5G通信基站供电系统提供了一定理论依据。     

Decentralized coordination control of PV generators,storage battery,hydrogen production unit and fuel cell in islanded DC microgrid

Renewable energy sources (RESs) have been limited to connect to main grid because of their inherent disadvantages such as the fluctuation and intermittence of the output power, the inconsistency with load curve and the impact on the relay protection. Hydrogen production unit (HPU) can address the above issues because it can achieve large-capacity and long-term power absorption, and requires not much of the RESs. In this paper, an adaptive coordination control strategy is proposed in the islanded DC microgrid containing PV generators, storage battery, fuel cell and HPU. As for HPU, the energy conversion efficiency from electric energy to hydrogen energy of HPU is derived and it reveals that there exists a peak value in the efficiency curve. Then an efficiency adaptive control is proposed to adjust the power absorption by regulating the efficiency point based on the dc bus voltage. As for storage battery, the state of charge (SoC) and the instantaneous charging and discharging power of the battery are considered, which can avoid the battery being overused or damaged. As for PV generator, the designed PV controller can adaptively regulate its output power from the maximum power point to the reference power point. As for fuel cell, it is designed that the fuel cell starts to supply power in low-SoC condition with constant power control strategy. Finally, the stability of the coordination control strategy is analyzed based on Nyquist stability criterion and the control effectiveness is verified with simulation and experimental results.     

光伏水泵提水系统功率补偿控制策略研究

分析系统等效模型,提出一种采用市电补偿的供电方案和基于直流母线电压的功率补偿控制策略,通过检测直流母线电压判断光伏阵列出力与负载功率之间的关系,为系统不同供电模式的切换提供依据,保证系统供电功率的稳定。经仿真和实验验证控制策略的有效性。     

风/柴/储能风力发电系统储能装置控制与仿真

采用电压外环和电流内环的控制方法,设计了风/柴/储能发电系统储能装置控制器电路,该控制器适用于连接在系统直流母线上蓄电池等储能装置的控制。在Matlab环境下,对该控制器进行了仿真,结果表明,该控制器能确保储能装置稳定运行,满足风/柴/储能风力发电系统对电压稳定的要求。     

Development of solid oxide fuel cell and battery hybrid power generation system

Solid oxide fuel cell hybrid generation system is the best scheme for the load tracking of off-grid monitoring stations. But there are still potential problems that need to be addressed: preventing fuel starvation and ensuring thermal safety while meeting load tracking in hybrid power generation system. In order to solve these problems, a feasible hybrid power generation system structure scheme is proposed which combined SOFC subsystem and Li-ion battery subsystem. Then a model of the hybrid power generation system is built based on the proposed system structure. On this basis, an adaptive controller, include the adaptive energy management algorithm and current feedforward gas supply strategy, is applied to manage the power-sharing in this hybrid system as well as keep the system operating within the safety constraints. The constraints, including maintaining the bus voltage at the desired level, keeping SOFC operating temperature in safety, and mitigating fuel starvation are explicitly considered. The stability of the proposed energy management algorithm is analyzed. Finally, the developed control algorithm is applied to the hybrid power generation system model, the operation result proves the feasibility of the designed controller strategy for hybrid generation system and effectively prevent fuel starvation and ensure thermal safety.     

分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制

提出一种计及分布式光伏发电系统源端输出功率波动特征的改进虚拟同步发电机(IVSG)控制策略。对单台虚拟同步发电机功率平衡方程特征值进行分析,明确了光伏电源的基本运行特性,确定了光伏电源稳定运行区域。在传统虚拟同步发电机(VSG)的基础之上进一步采用了直流电压稳定控制技术,提出改进的虚拟同步发电机控制策略。当光伏电源输出功率低于负载需求时起到抑制直流母线电压跌落、维持直流电压稳定的作用,实现按照负荷或并网功率需求进行功率匹配的目的。仿真与实验结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

小型风力发电机组优化控制策略与实验研究

提出一种小型风力发电机组功率的优化控制策略.根据选定的300 W/24 V永磁发电机,使用Wilson叶片设计计算模型,应用MATLAB语言设计了300 W风机叶片;并针对现有风机控制系统中将控制器的设计与叶片、电机的匹配特性彼此孤立、分离的现象,设计出与风力发电机的电机、叶片相互匹配的控制器.在风洞试验中测试了样机在8、10 、12 、15 m/s等风速一定条件下,功率随系统电压的变化规律,当降低系统电压时,风机输出功率会一直下降,在此过程中并没有出现功率增加的现象,也就充分证明了工作在峰前区域的风力发电机,当风速大于额定风速时,控制系统可以通过减小接入系统的负载电阻值来控制其功率.这对研究小型风力发电系统的可控性、可靠性和耐久性有一定的指导意义和实用价值.