城轨列车车载超级电容储能控制策略研究

本文主要探讨了单列车车载超级电容能量管理系统的控制方法,提出一种新的车载超级电容储能系统控制策略。首先,对车载超级电容储能系统及列车运行特性进行介绍,其次,给出了超级电容储能系统充放电电流控制环的设计方法,提出了一种车载超级电容储能系统交流侧串接超级电容间接矢量能量管理控制策略,最后通过仿真和实验进行验证。从仿真及实验结果可看出这一控制策略可以有效抑制受电弓处电压波动,防止再生失效。     

车载超级电容储能系统间接电流控制策略

主要探讨了单列车车载超级电容能量管理系统的控制方法。首先对车载超级电容储能系统进行介绍;然后建立超级电容储能系统的数学模型,给出了超级电容储能系统充放电电流控制环的设计方法,提出了一种车载超级电容储能系统间接电流能量管理控制策略;最后通过仿真和实验结果证明该控制策略可以有效地抑制受电弓处电压波动,防止再生失效。     

基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用研究

介绍了超级电容储能系统的结构和双向DC-DC变换器的功能特性,制定了双向DC-DC变换器的电压外环、电流内环的双PI控制策略。列车启动阶段,牵引网电压下降,超级电容输出能量;列车制动阶段,牵引网电压升高,超级电容吸收能量。搭建了1 500 V直流电气化铁路仿真平台并进行了仿真,仿真结果验证了超级电容储能系统吸收再生制动能量,减少地铁电能的损耗,有效地控制了牵引网电压的下降和升高。     

城市轨道交通超级电容储能系统的EMR建模与仿真

超级电容储能系统应用于城市轨道交通可有效地存储和再利用再生制动能量,稳定网压。给出了非隔离DC/DC变换器大功率超级电容储能装置模型,对储能装置的主要参数:超级电容器组、储能电感和滤波电容进行设计。在此基础上引入了能量宏观表达法(EMR)对列车牵引传动系统建模,并借助"反转原则"得到系统控制方法,在Matlab/Simulink平台上建立了车载超级电容储能系统的仿真平台,仿真结果验证了储能系统主要参数设计的合理性和控制策略的可行性。     

基于超级电容SOC的复合电源能量管理研究

混合动力汽车用蓄电池-超级电容组成的复合电源(HES)中超级电容工作状态对蓄电池寿命及HES高效工作至关重要。现有的HES能量分配控制策略普遍存在超级电容回收制动能量不充足,从而难以维持其适时放电的问题。针对现有的HES能量分配控制策略做了相应改进,在原有能量分配控制策略中加入了超级电容荷电状态(SOC)平衡约束条件。在汽车仿真软件Advisor上搭建了HES仿真模型,对其系统性能进行了仿真,结果显示了提出的能量分配控制策略能极大地提高超级电容放电时间,实验结果与仿真结果相吻合。这表明以超级电容SOC平衡为约束的复合电源控制思想的可实践性与优越性。     

含多分布式超级电容的直流微电网功率平滑协调控制方法

为应对直流微电网内大功率扰动,提出一种应用分布式超级电容提升直流微电网等效惯量、实现暂态功率平滑的协调控制方法.该方法就地测量直流母线电压与超级电容电压,使超级电容电压快速跟踪直流母线电压,实现超级电容的功率平滑与电容电压控制功能.当多个超级电容接入系统时,通过对分布式超级电容的电压标幺参考值的设计,将系统所需的等效惯量按照各超级电容所能提供的最大惯量比进行合理分配.最后基于PSCAD/EMTDC搭建了直流微电网仿真算例验证所提出的控制方法,结果表明该方法可以提升系统惯量,实现多分布式储能的协调控制.     

蓄电池-超级电容混合储能系统放电控制策略

提出了一种针对直流照明负载的超级电容-蓄电池混合储能系统放电控制策略。该方案利用简单的电力电子控制电路,合理控制超级电容与蓄电池放电顺序,利用超级电容功率密度高、瞬时放电电流大的优势应对突加负载带来的冲击性电流,减小对蓄电池的冲击,利用仿真软件对该放电控制策略进行了全过程仿真。仿真结果表明:该控制方法可以有效减少放电初期冲击电流对蓄电池的影响,延长蓄电池使用寿命。     

移动机器人复合电源系统的能量管理研究

针对移动机器人蓄电池-超级电容复合电源系统提出了基于模糊逻辑的能量管理控制策略,该策略充分地利用了蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的特性,使超级电容承担瞬时大功率,蓄电池承担长时间的平均功率。通过建立复合电源系统的模型进行仿真研究,仿真结果表明该策略有效地提高了机器人的动力性能,以及延长了蓄电池的使用寿命。     

基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。     

超级电容储能系统在并网型风力发电系统中的应用

提出了一种采用超级电容储能系统来充当电能质量调节作用的并网式风力发电系统．分析了超级电容储能系统调节电能质量的作用．直流侧电压的调节方法。仿真结果证明了超级电容储能系统在改善电能质量方面的优越性能。     

图论在BPA模型向PSCAD模型自动转换中的应用

机电暂态仿真工具 BPA 在我国得到了广泛应用,对同一网络通过 PSCAD/EMTDC 仿真时,通常根据 BPA 模型数据文件的网络拓扑结构及元件参数在 PSCAD/EMTDC 中手动重新建模,该方式费时、费力且容易出错.为此,基于图论的关联矩阵、深度优先搜索等理论,先根据 BPA 网络数据重新生成网络树,计算网络节点坐标,确定网络元件模型结构及参数,完成 BPA 的电网系统数据向 PSCAD/EMTDC的模型转换,自动转换后的系统网络具有与原系统相同的网络拓扑结构及等效的元件参数,提高了在 PSCAD/EMTDC 中进行电网建模的效率及精度     

交直流输电系统中换流器直流侧的无功功率

为准确分析计算交直流输电系统的无功功率,采用基于任意周期电压电流的无功功率数学模型,推导了交直流输电系统的无功功率模型,阐述了交直流输电系统中无功功率的物理本质。利用实时仿真软件PSCAD/EMTDC对一个典型的交直流输电系统建模并分析计算其仿真输出波形及数据,求得电路中的有功功率、无功功率,证明了无功电压、电流偶对概念的普适性和基于任意周期电压电流的无功功率数学模型的通用性。指出电路中无功功率的物理本质就是不同频次电压电流的相互作用,并且满足能量守恒定律。     

Mathematical modelling of a wind power system with an integrated active filter

A novel technical solution of the power quality and electromagnetic compatibility (EMC) problems has been proposed through computer-aided design of a wind power system. In the considered wind power system, an AC power source generates the power, which is comparable to the consumed power. Consumer equipment is represented by a switch-mode power supply. Instead of the standard solution for the power quality and EMC problems, where a harmonic filter is placed between the load side and the wind-driven power generator, an active power filter has been integrated into the AC/DC/AC converter of the wind power system. A mathematical model of the AC/DC/AC converter built upon the multi-phase bridge-element concept has been introduced. A computer program for analysis of electromagnetic processes in a wind power system has been developed. A practical example of a wind power system has been analysed where the system frequency response is calculated using the developed mathematical model.     

含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统协调优化运行研究

针对含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统优化运行问题,建立了电力系统协调优化模型。首先建立光伏发电出力模型,通过Wasserstein距离指标对光伏发电出力的连续概率分布进行最优离散计算,提出基于哈夫曼树的变权值K-means聚类算法对全场景进行聚类分析,得到了光伏发电典型出力场景。引入了考虑蓄电池折旧成本影响的蓄电池简化动力电池模型模型。综合考虑燃料成本、启停成本、排污成本及弃光量,以联合发电系统各供能主体的综合运行成本与弃光量最小为目标,建立了含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统的协调运行优化模型,所提出模型能够最大程度上提高系统对光伏发电的接纳能力以及电力系统运行经济性、可靠性。最后应用提出的模型对一个测试系统进行仿真分析,结果验证了模型的适用性和有效性。     

Hybrid-model transient stability simulation using dynamic phasors based HVDC system model

A novel hybrid-model transient stability simulation algorithm for ac/dc power systems is suggested in this paper, where dynamic phasors theory is applied for HVDC transmission system modeling, and traditional electromechanical transient models are used for ac system. A detailed dynamic-phasors-based HVDC system model is derived first, and the algorithm for interface of the dc dynamic phasors model to ac network is proposed next. Computer simulation results show that the HVDC dynamic phasors model has very good accuracy as compared with its electromagnetic transient model; the test results from a 2-area ac/dc power system and a multi-infeed HVDC power system show clearly that the suggested interface algorithm works effectively in system transient stability analysis. The proposed hybrid-model simulation algorithm provides a new approach for dynamic simulation of large-scale ac/dc power systems.     

Power quality analysis of STATCOM using dynamic phasor modeling

Modeling of synchronous static compensator (STATCOM) of a power system based on the dynamic phasor model to investigate the performance of STATCOM for power quality analysis is described. It is compared with electromagnetic transient program (EMTP) like simulation. The dynamic phasor model and electromagnetic transient (EMT) model of the STATCOM including the power system are implemented in Matlab/Simulink toolbox and PSCAD/EMTDC, respectively. STATCOM dynamic phasor model including switching functions and their control system are presented. A satisfactory solution for power quality problems on typical distribution network is analyzed using the dynamic phasor model and EMTP like PSCAD/EMTDC simulation techniques. The simulation results revealed that the dynamic phasor model of STATCOM is in excellent agreement with the detailed time-domain EMT model of PSCAD/EMTDC simulation. The dynamic behavior of STATCOM using phasor model can be applied for analyzing power quality issues. It is found faster in speed and higher accuracy can be obtained and correlates well with PSCAD/EMTDC simulation results.     

车网耦合的牵引供电系统谐波仿真分析

牵引供电系统是电力系统重要负荷,也是电力系统主要的谐波源之一。在研究牵引供电系统谐波传输特性和谐波对电力系统的影响时往往对牵引供电系统模型进行一定的简化,虽然具有一定的合理性,但是这样分析出来的结果与实际结果相比必然存在一定的误差。针对牵引供电系统谐波分析模型不精确,利用PSCAD/EMTDC搭建了电力机车-牵引网-电网仿真模型,仿真研究了机车位置、机车数量和牵引网长度变化时牵引供电系统谐振以及电网总谐波畸变率的特性。仿真结果表明该仿真模型能更准确地分析牵引供电系统谐波特性,分析结果更加符合实际。     

基于中长期风电光伏预测的多能源电力系统合约电量分解模型

针对大量新能源参与的电力系统中长期运行,提出考虑电量分解与检修计划相互影响的含风光水能源的电力系统合约电量分解模型。以新能源消纳和检修经济性为目标,旨在合理分解电量的同时提高新能源在资源丰富时段的消纳率,并根据资源分布和各时段能源参与情况安排各类机组检修计划,从而保证机组检修的经济性。由于风光资源的不确定性,从数据挖掘角度出发,提出基于聚类方法的光伏电量预测方法和非参数核密度估计的风电电量预测方法,并以此作为含风光水能源电力系统合约电量分解的基础。最后,通过算例验证了所提模型在含风光水多种能源的电力系统电量分解及机组检修联合优化中的有效性。     

基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

含VSC-HVDC的交直流混合发输电系统可靠性评估

建立了含柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流混合发输电系统的可靠性分析模型,该模型既考虑了VSC-HVDC的稳态功率特性,还计及了发输电网络的故障率和输电线路的有功限制,采用非序惯蒙特卡罗仿真实现;在满足系统安全约束的前提条件下,对系统进行模拟调度,重点评价了与发输电网络连接的VSC-HVDC对电网可靠性的影响,给出系统和节点的风险指标,为VSC-HVDC规划和运行提供参考依据,最后算例分析证明了该算法的可行性和合理性。