基于分频控制的微电网储能变流器并网电能质量主动控制策略

阐述了基于锁相环误差补偿的谐波无功电流检测及多目标电流的生成方法,并提出一种基于分频控制的微电网并网电流电能质量主动提升控制策略,结合比例谐振(PR)控制器所具有的频率选址特性,实现了对特定次频率分量的零稳态误差控制,利用储能交流器(PCS)剩余容量快速并精确的选择性补偿谐波和无功电流,在此基础上,PCS模糊PR控制根据模糊规则表在线调整并整定了PR比例和积分参数,进而有效实现了对PCS的分频控制,提高了对电能质量治理的响应速度和控制精度,最后,搭建含储能装置的微电网并网运行平台开展相关实验测试,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

微电网电压质量控制方法研究

摘要： 由于微电网中不平衡负载的影响,使得微电网电压出现不平衡。针对这类问题,在dq坐标系下对低压微电网电压不平衡进行研究,并提出了相应的补偿方法。该方法采用加虚拟阻抗的下垂控制器来灵活准确地实现分布式电源的功率分配;通过电压不平衡补偿,使得分布式电源输出稳定的负荷电压从而自动补偿微电网的不平衡电压;而电压电流环对下垂控制中所给定的参考信号进行准确的跟踪,提高输出电能质量,进一步提升整个控制系统的性能。最后通过仿真结果证明了所提控制策略的可实现性和有效性。     

多功能逆变器在微电网储能系统中的应用

针对规模化电动汽车接入微电网所带来的严重谐波问题,提出将多功能逆变器应用于微电网储能系统（energy storage system,ESS）,实现网络波动功率和谐波电流同步治理。搭建含多台电动汽车的微电网模型,分析ESS多功能逆变器拓扑结构。利用离散傅立叶分解和切比雪夫带通滤波器确定储能系统典型波动功率,采用CPT控制检测负载谐波分量确定储能系统谐波补偿功率,二者实时叠加,结合ESS运行效率、荷电约束来确定ESS额定容量。系统采用前馈重复控制提高储能系统多功能逆变器的动态响应特性。以山西忻州实际采集风/光数据为算例,采用MATLAB和PSCAD仿真软件搭建仿真模型。仿真结果表明,多功能逆变器用于储能系统不仅对典型波动功率可达到良好的调整特性,而且合理补偿了网内负载谐波。     

四桥臂电压质量调节器及其在微电网中的应用

低压配电网电压跌落、骤升、不平衡、谐波等扰动影响微电网的正常并网运行,为抑制以上配电网电压扰动影响,采用具有综合补偿电压扰动能力的四桥臂电压质量调节器（VQR）。针对VQR的补偿目标,采用一种基于新型谐振PVPI控制器的电压电流双环控制策略,通过提取跌落后电压基波正序分量,将输出补偿量分为跌落（或骤升）补偿部分和用于抵消负序、零序及谐波电压分量部分,利用PVPI控制实现对两部分补偿指令信号的零稳态误差控制。仿真结果证明所提出的四桥臂电压质量调节器有效地补偿了配电网电压扰动的影响,提高了微电网故障穿越能力。     

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。     

直接驱动型风电系统谐波抑制技术研究

研究一种改进的直驱风电系统谐波抑制控制策略,针对电网电压畸变或不平衡引起的低次(5、7次等)电流谐波及负序分量,提出采用在同步坐标系下电流环PI调节器并联多谐振控制器的改进控制策略,以消除并网变流器电流谐波为目标,从而改善机组并网电能质量,同时也有效抑制功率波动。采用该改进谐波抑制控制策略无需进行复合坐标系下序列分解及谐波分离滤波器,不影响基波电流控制。实验结果表明:该控制策略可有效抑制谐波电流且易于实现数字控制,具有较好的实用价值。     

基于桥臂虚拟电压的MMC-MG相间功率平衡控制策略

针对孤岛运行模块化多电平变流器半桥串联结构微电网（modular multilevel converter microgrid,MMC-MG）各相微源输出功率差异引起的三相功率不平衡问题,提出了一种相间功率平衡控制策略。介绍了MMC-MG基本拓扑结构以及三种相间功率传输模式,建立了系统三相输出功率数学模型,并阐述了采用环流直流分量控制相间功率传输的原理。设计了基于桥臂虚拟电压的环流直流分量控制器,并将其输出信号作为功率平衡控制量叠加于各桥臂调制信号以实现相间功率平衡。通过各相微源输出功率及负载功率得到环流直流分量参考值,并根据各相发电单元储能装置的荷电状态对其补偿。仿真及实验结果表明：所提出的控制策略能根据各相微源输出功率实现相间功率平衡,且对系统输出电压及频率没有影响;相比于普通三相微电网,MMC-MG可通过环流控制实现相间功率平衡,而无需额外的功率平衡设备。     

交流型微网指定次电压谐波主动补偿策略

微电网中电力电子变换器,以及局部非线性负荷的普遍存在,使得谐波污染已经成为影响微电网电能质量的重要因素。根据分布式电源接口逆变器,提出了一种基于两相静止αβ坐标系的微电网孤岛运行下的电压谐波补偿控制策略,有效地降低了微电网电压谐波畸变率。考虑到分布式电源的有功输出,采用了指定次谐波补偿控制策略,节省分布式电源用于补偿的功率,实现了微电网电能质量柔性控制;最后,在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了验证     

基于混合储能实时控制的峰谷平时段微电网 PCC点功率调度策略

摘要： 微电网因其自愈能力和网内储能装置的存在,使其不仅能保证在孤岛时稳定运行,同时还在并网时通过合理的调度及控制策略使微电网具备一定经济效益。以并网微电网PCC点功率的调度策略为研究对象,对微电网及控制结构进行了分析;在峰、平、谷时电价下制定了微电网与配电网交换功率,即PCC点调度策略,并考虑到预测误差的存在,基于小波包分解制定了混合储能各自跟踪调度误差的充放电指令,通过PQ控制策略实现功率实时控制。通过算例分析验证了策略的正确性与有效性。     

Li-SC HESS功率协调分配的PCH强跟踪控制策略

微电网通常采用储能系统来平抑负载变化引起的直流母线功率波动。文章采用锂电池和超级电容器的混合储能系统(Li-SC HESS)来同时满足因负载变化引起的功率与能量两方面的需求。研究了混合储能系统模型结构,提出了相应的HESS功率协调分配的PCH强跟踪控制方法。结合Simscape在Simulink中建立光储微电网混合储能系统仿真模型,与微电网常规的双闭环线性控制策略进行对比研究。仿真试验结果表明,提出的HESS控制策略可有效减少锂电池充放电次数,平滑其充放电过程,延长使用寿命,进而改善混合储能系统的性能。     

基于分层控制的孤岛微电网储能优化控制策略

针对直流微网在储能控制策略中所采用的传统下垂控制方法,存在功率输出不均、母线电压跌落等问题,提出了微电网在孤岛模式下储能装置稳定直流母线和负荷恒功率运行的分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:一级控制层下的储能作为微电网主要能量分配的装置,提出了基于双闭环的下垂控制策略,将储能电池变换器通过P-f、Q-u进行双层...     

提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略

为有效平滑风电出力,避免电池频繁充放电,提出了基于模型预测控制-模糊控制的并网功率平滑控制策略。首先采用模型预测控制获取风电目标出力与混合储能总输出参考功率;然后,设计了基于超级电容荷电状态的模糊自适应时间常数的一阶低通滤波法,对超级电容与锂电池实现自适应功率分配;接着基于双储能系统的充放电不平衡指标设计了模糊荷电状态优化控制,同时设计了改进双储能工作模式及相应切换规则以避免荷电状态越限;最后在Matlab/Simulink平台上建模仿真,验证了该控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略不仅可以有效平滑风电并网功率,减小储能容量与功率配置,还可以减小锂电池的充放电切换次数,提高系统的双向调节能力。     

基于MIC反馈的直流微网无差控制策略研究

针对直流微电网中内部功率不平衡和下垂控制策略具有电压偏移的问题,文章提出了基于MIC(Micro Increment of Current)反馈的直流微网无差控制策略。该策略底层控制以直流母线电压为载体,混合储能采用分段下垂的方式,实现了母线电压的相对稳定,同时以电流微增量MIC信号为内环控制的反馈项,通过周期性更新MIC参考值控制储能系统的实际输出电流,使直流母线电压稳定在额定值。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真,仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

电流畸变时AC/DC双向功率变换器的控制策略

在交直流混合微电网中,通过电力电子接口接入的可再生能源和非线性负载会使交流母线电流发生畸变。因此,要求AC/DC双向功率变换器不仅能可靠变换功率以保证交直流子网功率平衡,而且能抑制交流母线谐波电流。该文基于Fryze-Buchholz-Depenbrock(FBD)功率理论的谐波电流检测法,提出一种可以治理交流母线谐波电流的AC/DC双向功率变换器控制策略。该控制策略在实现交直流子网功率传输及母线电压稳定的基础上,还可以通过AC/DC双向功率变换器治理交流母线谐波电流,保证微电网具有良好的电能质量。最后通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。     

基于净功率频率分解的微电网混合储能 优化配置研究

微电网利用储能系统、微型燃气轮机等能够快速响应负荷和间歇式能源功率变化的可调节资源,平抑风光出力的波动性,提高电源出力和负荷的匹配性,形成能够基本实现内部功率平衡的供电网络,降低间歇式电源并网对电网安全运行造成的影响。蓄电池等能量型储能的能量密度高,但频繁充放电会快速降低电池使用寿命;超级电容等功率型储能的能量密度低,但功率密度高,并且可充放电次数多。研究了微电网中采用蓄电池和超级电容组合的混合储能系统优化配置方法,利用快速傅里叶变换对一个控制周期内的微电网净功率进行频谱分析,确定混合储能系统的输出功率,建立了以混合储能配置成本最小化为目标的优化模型,并采用粒子群算法进行求解,最后通过算例验证该方法的有效性。     

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。     

基于孤岛模式的双储能微电网下垂协调控制及仿真

为实现微电网非计划性孤岛发生时的功率快速调节,保证电能质量,延长电池类储能设备的使用寿命等目的,提出基于孤岛模式的双储能微电网下垂协调控制策略。该策略根据储能设备的不同充放电特性,同时考虑各自的荷电状态,实时修改储能单元输出功率比例系数,从而使负荷所需功率在不同储能设备中合理优化分配。选用互补性较强的超级电容与磷酸铁锂电池作为储能设备,在分析各自工作特性的基础上,重点研究含两类储能设备的微电网综合控制算法,建立微电网控制策略数学模型,最后采用PSCAD/EMTDC进行仿真分析,算例验证方案的合理性与有效性。     

电池储能系统对微电网运行特性的改善作用研究（英文）

光伏发电、风力发电等可再生能源发电系统的波动性、间歇性和不可预测性会对微电网的运行特性产生一定的影响,包括电压波动、闪变、谐波,频率波动以及柴油发电机输出功率大幅波动、定子电流三相不平衡等。电池储能系统(BESS)由于其快速的有功/无功响应特性,可用于微电网中平滑分布式电源的输出功率,从而改善微电网的运行状况。首先研究了可再生能源发电系统的随机波动对微电网运行状况的影响,提出了采用P/V控制调节可再生能源发电系统的输出功率,同时稳定微电网母线电压的控制策略。并针对一种典型的微电网结构,仿真验证了BESS对微电网运行状况的改善作用。     

基于改进无源控制的含不平衡负载微电网电压控制策略

为解决微电网中由不平衡负载引起的三相电压不平衡问题,设计了一种基于改进的互联与阻尼配置(IDA)的无源控制(PBC)策略,考虑微电网中分布式电源之间的互联关系,建立了含不平衡负载多母线微电网并网逆变器的端口受控哈密顿模型,从系统全局能量的角度出发,通过互联与阻尼配置消除不平衡负载导致的二次谐波分量,选择合适的能量函数,保证了闭环的稳定性,实现并网输出电压电流正弦化。仿真验证结果表明,所提控制策略无需将电压/电流的正负序进行分离,使系统的控制结构简化,且与传统无源控制策略相比,所提控制策略能快速准确地控制输出电压和频率,有效降低了谐波干扰,实现了更好的动态响应。     

锂离子电池储能系统建模与控制策略研究

研究了含DC/DC变换器的锂离子电池系统的充放电特性。以锂离子电池等效电路为基础,提出了电池侧电感平均电流内环控制及恒功率、恒电流和恒电压切换的外环控制DC/DC双闭环策略。以锂离子电池当前荷电状态和充放电指令为输入条件,建立模糊控制模块,基于模糊理论对其充放电进行自适应安全控制。仿真结果表明所建立锂离子模型及控制策略正确性有效性。