基于PEMFC延时特性的发电系统建模与控制

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统延时特性,建立了1.2 k W PEMFC简化动态模型,并与实验数据对比验证了模型的有效性。在此基础上,构建了包含50 k W PEMFC系统、DC/DC变换器、DC/AC逆变器和滤波器在内的PEMFC发电系统模型,对并网运行和独立运行模式分别提出了同步PI电流控制和电压瞬时值反馈PI控制策略。仿真分析结果表明控制策略效果良好,能满足不同运行状态的要求。     

交直流混合微网中双向接口变换器控制综述

在交直流混合微网中,双向AC/DC接口变换器连接交直流母线实现子网之间的能量双向流动,其控制策略直接影响交直流混合微网的稳定运行。根据微电网的运行模式,接口变换器的控制可以分为并网控制和孤岛控制两大类。首先对交直流混合微网的结构进行了分析和讨论,随后分别介绍了并网模式和孤岛模式下单台接口变换器以及多台并联接口变换器的控制策略。最后对当前主要的控制方法进行了总结,并对未来双向接口变换器的研究方向进行了展望。     

风能与光伏混合微电网的建模和仿真

建立包含直驱型风力发电机、单级式光伏发电系统和储能蓄电池的风能与光伏混合微电网模型.混合微电网在并网运行时,通过储能蓄电池平滑风能和光伏电源的输出功率波动,维持公共连接点(PCC)电压;在孤岛运行时,对蓄电池采用低压配电网P/V和O/f下垂控制策略,实现从并网运行到孤岛模式的切换.考虑实际风速和光照强度的变化,对风能与光伏混合微电网在并网和孤岛2种模式中的运行特性进行仿真分析,验证控制方式的可行性.     

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论和实验研究,建立了一个小型实验室微网系统。该系统中的分布式电源采用光伏模拟单元和风机模拟单元,通过电力电子变换装置并入微网;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微网,用以维持微网的暂态功率平衡。当微网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器和风机并网逆变器采用恒功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为恒电压、恒频率控制,用以提供微网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,并可实现二者之间的平滑切换,提高了能量供给的可靠性。     

微电网光伏发电系统控制与稳定性研究

在分析光伏电池原理及最大功率跟踪基础上,分析了含光伏发电系统的微电网模型。对光伏系统控制采用的是两级式控制,前级Boost DC/DC实现光伏阵列最大功率跟踪控制以稳定直流母线电压,并可升高电压以满足后级逆变器需要。后级为DC/AC逆变器,对逆变器采用V/f控制策略,此控制策略用以保证微电网的频率电压的稳定性。在Matlab/Simulink平台搭建含光伏发电系统的微电网仿真模型,分别对在并网运行时改变光照和在孤岛运行时改变负荷进行仿真,验证控制策略能够保证光伏发电系统的稳定运行。     

基于分布式发电系统并网逆变器主从控制策略研究

考虑到分布式发电系统中微电源特性多样及其并网逆变器控制策略跟随运行方式的改变而不同,分析了基于下垂(Droop)控制、恒压频比(V/f)和功率恒定(PQ)控制的并网逆变器控制方法,对比分析了基于Droop+PQ控制和V/f+PQ控制的并网逆变器主从控制策略,提出了一种基于V/f+PQ主从控制的微电网并网/孤岛运行模式下的并网逆变器控制策略。最后在MATLAB/Simulink环境下仿真建模,结果表明所提的基于V/f+PQ主从控制策略在微电网并网/孤岛运行模式下具有较好的功率跟踪性能、系统电压和频率稳定能力。     

微网蓄电池储能系统滤波及并网控制策略

针对微网中蓄电池储能系统充放电时谐波含量较高情况,在DC/DC与DC/AC变流器之间加入LC滤波器滤除低次谐波,在DC/AC变流器与电网之间加入LCL滤波器抑制高次谐波;并在传统PQ控制基础上以逆变器侧电感电流和网侧电感电流加权值作为内环电流控制信号,降低了解耦分量的纹波含量,减小了储能系统的电压源特性和LCL滤波器阻抗特性对滤波效果和电压波形的影响,提高了控制精度和响应速度;通过隔离变压器调节逆变器输出电压,保证并网电压的稳定。构建仿真模型仿真验证了双层滤波结构和改进控制策略可有效提高蓄电池储能系统的电能质量。     

两级式光伏发电系统低电压穿越控制策略研究

随着中功率两级式光伏逆变器在大中型发电系统中的大规模应用,基于两级式光伏逆变器的低电压穿越控制技术得到越来越多的研究。与单级式光伏逆变器相比,两级式光伏逆变器存在前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器,控制更复杂,低电压穿越难度更大。文中首先进行了系统建模,然后提出了一种基于控制模式无缝切换的低电压穿越控制策略,DC/DC变换器在稳态时作为MPPT控制器进行最大功率点跟踪,DC/AC逆变器作为恒压源稳定直流母线电压。在低电压穿越时,DC/DC变换器以恒直流母线电压方式运行,DC/AC变换器以有功无功模式运行。此方法可以解决低电压穿越过程中有功不匹配而导致的直流母线过压的问题。最后,通过在一台40k W的两级式光伏并网逆变器样机上进行实验,验证了理论分析的正确性及可行性。     

PEMFC并网发电系统建模与优化控制

结合质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）电化学特性、气体流量特性及温度特性,考虑FC模块的效率及寿命,建立基于PSCAD/EMTDC的PEMFC发电系统自定义动态模型,提出PEMFC组中FC模块运行优化算法及其并网控制策略。FC模块运行优化利用先进先出算法,实现FC模块等时运行,DC/DC变换部分采用Boost电路电压外环、电流内环的双环控制,实现DC电压平稳输出,DC/AC并网逆变器采用功率外环、电流内环的双环控制的定功率控制策略,实现系统友好同步并网。通过PSCAD/EMTDC软件平台,仿真验证了所提系统的正确性和有效性。     

基于储能的微网并网和孤岛运行模式平滑切换综合控制策略

微网技术是解决分布式发电系统并网问题的有效途径之一,基于风光储互补的微网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的特点.微网的并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是安全稳定运行的重要保障.为此,采用新型的主从和对等控制相结合的综合控制策略,对微网的并网/孤岛运行模式的过渡进行控制.在DigSILENT/PowerFactory平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性.     

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间。微网控制策略根据运行模式分为两种：孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制。利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础。     

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间.微网控制策略根据运行模式分为两种:孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制.利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础.     

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

对于采用对等控制策略的微网系统,如何实现孤岛/并网运行模式间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。文中首先介绍微网系统的基本结构与工作模式,针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出一种满足微网孤岛/并网切换的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。其次,为了适应微网的并网运行特性,提出一种基于控制器状态跟随的并行切换方法,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ/VSG控制模式间的无缝切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,共同验证了所提控制策略和并行切换方法的有效性。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

含多种分布式电源的微网系统孤岛运行安全稳定性

由于微网中常含有风力、光伏、柴油发电机组发电及电池储能等大量通过逆变器并网的分布式电源,微网系统在孤岛运行模式下的动态响应特性与并网模式时存在很大的差异。对含多种分布式能源的微网系统,利用PSCAD/EMTDC软件建立其孤岛运行方式下动态模型,研究了其安全稳定特性,发现该系统在短路故障后主要存在频率稳定问题,分析了影响该系统稳定性的各种因素。     

直流微电网电压等级的选择及其稳定控制策略研究

针对直流微电网电压等级的选择与确定,在已有直流标准和直流工程电压等级基础上,考虑微电网容量和供电半径,进行运行损耗计算,从而选择最优的直流母线电压等级。针对直流微电网电压稳定控制,并网运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定,AC/DC逆变器控制直流微电网并网功率。孤岛运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定。在PSCAD/EMTDC中搭建直流微电网仿真模型,进行不同运行模式下的电压稳定控制策略仿真验证。结果表明,所采用的电压稳定控制策略,在光伏发电功率和负荷功率波动的情况下,能很好地控制直流微电网电压稳定。     

光储微电网运行特性及影响因素分析

建立了一个光伏发电微电网测试平台;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微电网,用以维持微电网的暂态功率平衡。当微电网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器采用定功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为定电压、定频率控制,用以提供微电网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,光伏发电功率波动及负荷波动均不会影响微电网的稳态运行,蓄电池的荷电状态对微电网的稳态孤岛运行以及联网和孤岛之间的切换有重要影响。     

含储能装置的微电网并网/孤岛运行仿真研究

针对孤岛运行时风力发电、光伏电池等分布式电源输出不稳定问题,提出了一种基于f/P,V/Q下垂控制分布式电源和储能装置相结合的控制策略,建立了包含恒速风力发电机、光伏发电系统和储能蓄电池的风能与光伏混合微电网模型。通过对微电网在并网和孤岛两种模式中的运行特性进行仿真分析,验证了该控制方式的可行性。     

光储式电动汽车充电站微网运行及V2G实现研究

研究光储式电动汽车充电站微网运行模式,对电网的经济稳定运行和低碳的实现具有重要的意义。提出了一种光储式电动汽车充电站微网结构,详细介绍了其结构及功能实现。其中,双向DC/DC采用限幅电流闭环控制;双向AC/DC借鉴微网控制策略,当处于并网整流及PQ逆变控制模式下采用电压外环、电感电流内环控制,当处于离网V/f及Droop逆变控制模式下采用电压外环、电容电流内环控制。文中还搭建了相应的Simulink仿真平台,仿真结果表明,系统在并网模式下能够快速稳定地实现V2G技术,且孤岛模式下亦能稳定运行和可靠供电。对于新型电动汽车充电站的设计和工程实现具有切实的参考价值。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。