储能技术在配电网扩容问题方面的应用研究

分析了储能系统在配电网中应用的必要性,对于储能系统的架构和组成进行了详细介绍,并且对储能系统并网滤波器进行了设计,并在Matlab／Simulink进行了仿真。在此基础上设计了储能变流器的控制环节,可以使储能系统工作在单位功率因数条件下对电能实现双向变换。     

基于干扰观测器的储能反步控制

当直流侧电压波动较大时,基于反步法设计的储能变流器无法依靠自身的鲁棒性平抑功率和直流电压波动.文章提出了一种基于干扰观测器的储能变流器反步控制算法,可提升控制器抗干扰的性能,有效抑制直流电压波动.首先建立双级式储能变流器数学模型并分析其工作原理;然后采用基于干扰观测器的反步法设计了储能变流器的控制器;最后,在Matla...     

一种双模式的储能变流器样机研制

随着电力系统中分布式发电及微电网技术的广泛应用,传统的储能变流器无法满足需求。针对储能变流器进行研究,获得一级拓扑变换双模式储能变流器的主电路拓扑结构,同时具备并网运行以及离网运行功能,确定了并网/离网模式转换策略及控制策略。以数字信号处理器(TMS320F2812DSP)作为核心控制芯片,研制了一台功率为20kW储能变流器样机。结果表明,该储能变流器动态响应快、充放电电流谐波小、并网/离网模式转换时间短,具有较好推广价值。     

家用单相锂电池储能系统研究

对基于锂电池的家用5 kW单相储能系统进行了设计,建立了基于双向半桥DC/DC变换器和双向DC/AC PWM变流器的功率转换系统,设计了基于虚拟移相技术的有功无功解耦控制算法,实现了储能系统的四象限运行。仿真结果表明,该控制系统除可对锂电池充放电之外,还可以提供无功补偿,同时电流谐波较小。     

交流励磁用LCL滤波的PWM整流器的研究

提出了采用LCL拓扑的滤波器来减少PWM调制导致的交流电流中的高次谐波的方案,对LCL滤波的三相电压型PWM整流器电路拓扑进行了分析,给出了LCL滤波器及LCL滤波的三相电压型PWM整流器的数学模型.采用了电压电流双闭环控制策略,对电压电流环的设计作了介绍.为了提高系统的稳定性,采取了电容串联电阻的方式.仿真结果表明,LCL滤波的整流器要比纯电感滤波器在滤除高次谐波方面效果好得多.仿真结果验证理论分析的正确性.     

LCL型储能虚拟同步发电机谐波谐振特性分析与抑制策略

建立LCL型储能虚拟同步发电机并网系统传递函数模型,分析不同电网强度和阻抗参数下,LCL型储能虚拟同步发电机谐波谐振风险和特性。为抑制LCL型储能虚拟同步发电机的谐波谐振,基于其控制策略,提出在滤波电容上串联阻尼电阻和并联阻尼电阻的谐波谐振抑制策略,通过改变滤波电容复阻抗的方法,阻尼谐波谐振尖峰,增加LCL型储能虚拟同步发电机并网系统的幅值裕度和相角裕度,增强系统稳定性。建立LCL型储能虚拟同步机电磁暂态模型,验证所提策略的可行性。     

基于有源纹波补偿器级联多电平电池储能系统设计

通过分析传统的H桥直流端电流的谐波特性,针对其截止频率较低、影响变换器的有功响应速率、产生很大的恒定磁通、设备的体积较大的问题,提出一种有源纹波补偿器,通过匹配适当容量的开关器件,使得ARC电路在无直流源的前提下,通过单闭环单参数的控制实现电池纹波电流抑制,优化提升了LC无源滤波的效果。仿真结果表明,含有ARC电路的级联多电平储能变换器在电网不平衡工况下可以正常工作,同时流入电池的纹波电流得到了有效抑制。该研究成果应用于电池储能系统,可提供稳定的频率和电压支撑,实现经济运行,可有效解决电动汽车充电的随机性和波动性所带来的电能质量问题。     

基于超级电容储能的风电并网功率调节控制系统

风能是一种随机变化的能源,风速变化会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量产生影响,使用储能装置可以改善风电质量。通过在风电场并网的交流侧母线上并联超级电容储能单元,能实现对风电场功率的调节,减小功率的波动。文章设计了风电场并网及储能系统各部分的控制策略,在Matlab/Simulink仿真环境下创建了系统的仿真模型,验证了控制策略的正确性。仿真系统最终实现了电机侧变流器最大风能跟踪、电网侧变流器单位功率因数并网和超级电容储能单元对风电场并网功率的调节。     

分散式储能在新能源光伏场站的应用研究

提出了一种光伏场站+分散式储能的创新应用模式,分散式储能布置于光伏发电现场区域,储能分两种方式接入光伏,可以直流形式接入光伏变流器直流侧,也可以交流形式接入箱变低压侧。光伏分散式储能系统控制流程主要涉及电力调度控制中心、光伏分散储能协同控制系统、光伏场站集中控制系统。根据现有相关细则政策,进行了光伏场站分散储能经济性分析,并以减少功率预测考核为目的给出了分散式光储控制策略。该成果已在泗洪光伏场站得到示范应用。     

Application and control of super capacitor in high-speed railway regenerative braking energy storage

针对高速列车在制动过程中产生的再生制动能量得不到有效利用的问题,提出一种基于超级电容（supercapacitor,SC）的高速铁路再生制动能量存储方案。该方案以铁路功率调节器（railway power conditioner,RPC）作为接口电路,将储能装置与牵引供电系统连接在一起,采用超级电容作为储能介质,通过双向DC/DC变流器与铁路功率调节器直流侧相连,从而实现能量存储与补偿负序电流的功能。在研究储能方案拓扑结构的基础上,分析了负序电流的补偿原理,并根据补偿原理研究了储能方案的控制策略,对RPC两变流器采用滞环控制的方法,对储能装置中的双向DC/DC变流器采用电流闭环的控制方法。仿真结果表明,所提出的存储方案能够有效回收利用高速列车产生的再生制动能,并对负序电流进行补偿,改善电网侧电能质量。     

重力/飞轮综合储能电机变流并网系统设计及运行特性北大核心CSCD

为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性,提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等关键部件进行分析,构建了重力储能和飞轮储能电机并网系统模型;然后仿真两种储能系统在充电、待机和放电工况下,机侧和网侧的相电压、相电流等参数的变化;最后建立了综合物理储能系统的仿真模型,并开展了两种储能系统匹配运行特性的研究,设计了综合储能系统的能量管理和控制策略,并对其在不同运行工况下的运行特性进行仿真研究,验证了综合物理储能系统结构和控制策略的可行性。     

基于混合参考阻抗法的风电场谐波发射水平评估

风电逆变器的LCL滤波器和风电场的无功补偿设备致使风电场侧谐波阻抗并非远大于系统侧谐波阻抗,因此在评估风电场PCC点两侧的谐波发射水平的同时必须考虑PCC点两侧谐波阻抗。对此,提出一种基于混合参考阻抗的风电场谐波发射水平评估方法。系统侧谐波阻抗仅通过测量数据评估得出,风电场侧的参考谐波阻抗值通过风电场内元件的参数计算得出。针对LCL滤波器参数的难以获取性,提出一种LCL滤波器参数估计方法,并考虑元件参数的变化,计算出风电场侧谐波阻抗的边界值,并以其平均值作为风电场侧谐波阻抗的参考值。最后通过仿真和实测数据分析验证了本文方法的有效性。研究成果可为风电场谐波发射水平评估提供参考。     

中频隔离型光伏±35kV/500kW直流变流器研究与工程应用

首先提出一种中频隔离型光伏±35 kV/500 kW直流变流器,该直流变流器由三相T型三电平并联中频逆变器模组、中频400 Hz/24脉波移相升压变压器、三相二极管整流桥以及高压滤波电路组成,该变流器具有升压比高、结构简单、成本低的优势;其次,为了实现逆变器并联模组有功、无功功率的实时均分,采用一种瞬时功率均分的功率主从控制方案;接着,提出一种基于中频变压器无功补偿的改进型LCL滤波器参数设计方法以提高变流器的效率。最后,通过Matlab/Simulink仿真以及张北国家大型风电并网系统研发（实验）中心建设的光伏发电中压直流汇集现场示范工程,对所提直流变流器的设计理念和控制方法进行验证,现场并网实测最大效率为96.33%,升压比高达88,输出电压±35 kV,仿真和实验结果证明了所提直流变流器的可行性。     

高速铁路电能质量有源无源混合补偿方法

针对高速铁路给电网带来的高次谐波和负序等电能质量问题,提出一种采用有源和无源相结合的混合补偿方案。其中有源补偿装置采用单相背靠背变流器结构,安装在牵引变电所牵引侧,主要补偿负序和11次以下的低次谐波;无源补偿采用高通滤波器,安装在分区所,主要滤除13次及以上的高次谐波。对有源补偿装置的主电路结构和控制策略、高通滤波器参数设计方法进行了理论分析,用PSCAD/EMTDC软件对所提出的方案进行了仿真研究。仿真结果表明,所提出的有源补偿装置控制策略和无源高通滤波器参数设计是有效的,实现了高速铁路负序和谐波的综合补偿。     

LCL型滤波器在并联APF中的应用研究

针对L型滤波器应用于并联有源电力滤波器(APF)中的不足,建立了LCL型输出滤波器的数学模型,分析了APF系统采用LCL型滤波器的优越性;设计了基于LCL型输出滤波器的并联APF三环控制系统,在APF输出电流环的基础上引入电容电流内环,增大系统阻尼,保证系统的稳定性。通过MATLAB/simulink仿真验证了采用三环控制策略的LCL型APF系统能够对电网中的谐波电流实现精确跟踪和补偿,证明了控制策略的正确性和有效性。     

构网型储能系统与风力发电的协同控制研究

在风电场直流侧配备储能以实现虚拟同步机控制的方案需要对风电场的硬件进行改造升级,成本较高;在风电场交流侧配备储能虽成本较低,但现有的风电场与交流侧储能独立控制的方法对风电场出力波动的平抑作用有限。在不改变风电场现行控制基础上,文章提出一种风电场及其交流侧配备的构网型储能设备的虚拟同步发电机协同控制方案,可使新能源和储能联合系统呈现电压源效应并提供系统阻尼和惯量,考虑了储能容量对控制效果的限制作用,并提出了储能容量与风电场装机量的最佳配比,通过仿真实验对该方案的有效性进行了论证。结果表明：通过协同控制风电场与其交流侧配备的构网型储能出力,可以与风电场直流侧配备储能的虚拟控制实现相同的频率与电压支持效果,并有效平抑风力发电的波动性。     

弱电网下基于模型预测控制的NPC三电平LCL型并网逆变器谐振抑制方法研究

为了抑制弱电网下NPC三电平LCL型并网逆变器系统存在的谐振,提高输出电能质量,同时抑制直流侧中点电压波动,建立了弱电网下三电平LCL型并网逆变器的逆变器侧电流和直流侧中点电压的预测模型.针对LCL型滤波器存在的谐振问题,从预测模型角度出发,提出了采用电容电压基频分量的MPC-i1uc_f谐振抑制策略,消除了谐振分量对...     

单相光伏并网逆变器建模与控制技术研究

对一种由Boost和带LCL滤波器的逆变电路组成的两级式单相光伏并网逆变器进行了研究。建立了前级电路的小信号模型,不含右半平面零点,且光伏阵列工作点变化不影响除转折频率外的幅频特性,简化了控制器的设计。后级采用双电流环控制策略:将滤波电容电流作为内环反馈量,实现LCL滤波器有源阻尼,并对两种实现方法进行分析比较;外环采用带谐波补偿的准比例谐振控制,实现并网电流零稳态误差控制,具有很好的跟随性能和抗干扰性能。基于能量平衡原理,推导了电压控制器输出到直流链电压的大信号模型,将系统校正成Ⅱ型系统,并引入复合控制,消除了稳态误差,增强了系统抗干扰能力。最后用Saber进行仿真,证明了建模和控制方法的有效性。     

Z源LCL型光伏并网逆变器的综合控制策略

提出一种Z源LCL型光伏并网逆变器的综合控制策略。在对比直流链电压间接控制和直接控制的基础上,指出间接控制电容电压能获得比直接控制直流链电压更佳的暂态响应;用自适应模糊PI控制实现最大功率点跟踪和升压控制的解耦;对空间矢量脉冲宽度调制策略进行改进,降低开关损耗的同时最大程度地提高了Z源逆变器的升压能力;逆变器交流侧采用LCL型滤波器与电网连接,可提高入网电流的质量,采用一种基于单位延时的控制策略,可有效地抑制LCL滤波器的谐振,提出满足稳定性的LCL滤波器参数设计方法。仿真和实验结果验证综合控制策略的正确性和有效性。     

大功率储能变流器分析

大功率储能变流器具有实现能量双向交换的作用,同时也可以单独的控制多组电池,配置非常高,同时其也是电池储能系统的关键组成部分,在进行结构设计的过程中,通常采用多级型拓扑的形式,其是光蓄互补发电系统的关键组成部分。