光储并一体化变换器的多模态控制与分析

以光伏电池为微电源并集成储能设备的微电网通常包含光伏变换器、储能变换器等多台电力电子变换装置,系统中存在多个变换器将增加其成本,影响其稳定性,限制其应用推广.针对中小功率应用场合,将光伏变换器与储能变换器的功能集成,仅使用一台两级式变换器实现光伏组件与储能设备的接入,基于此新型系统结构,提出一种光储并一体化的控制策略实现微电网多模态控制功能,特别针对光伏接口电路应用限功率控制策略以减小系统功率平衡对储能设备的依赖性.研制了一台15 kVA光储并一体化实验样机,实验验证了光储并一体化系统结构与控制策略的可行性及稳定性分析的有效性.     

光伏直流变压器不闭锁零电压穿越策略

针对中压直流系统双极故障下光伏直流变压器的低电压穿越问题,首先基于双有源桥和全桥隔离电路的子模块拓扑结构,分析光伏直流变压器正常运行时最大功率点追踪控制的快速实现方案。然后利用光伏电池板输出特性,提出光伏直流变压器不闭锁穿越策略,该策略对故障时长不敏感,可实现严重故障下的零电压穿越。进一步,针对故障穿越暂态过程中的过电压及子模块不均压问题,提出多控制策略间的平滑切换方案,有效降低暂态过程中的过电压现象,改善子模块间的均压效果。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型,验证所提策略的有效性。     

多台电力电子变压器云-边脉宽调制同步控制策略

为提升多台电力电子变压器(Power Electronic Transformer)的高频开关谐波协同控制能力,需实现高精度、高可靠的脉宽调试同步控制。本文提出一种基于“云-边”双重信息的多PET脉宽调制同步策略：在通讯系统正常运行时,PET利用“云”端发送的同步信号实现高精度的脉宽调试同步;当通讯系统故障时,PET可利用“边”端计算结果实现高可靠的脉宽调制同步。因硬件要求低,该策略易于应用。实验证明,该策略能兼顾脉宽调制同步的精度与可靠性,保证高频率开关谐波协同控制。     

WS2纳米结构的构筑及其储能性能研究

针对市场对于高性能储锂、储钠负极材料的巨大需求和解决金属硫化物存在的关键制约问题，设计并开发了一系列纳米棒、纳米块和微米球等不同形貌和纳米结构的硫化钨，研究了形貌和石墨烯表面修饰对硫化钨储能性能的影响。研究结果表明：相比于WS₂纳米块和WS₂微米球，WS₂纳米棒比表面积更大、结晶性更好，展现了更好的储能性能。进一步通过冷冻干燥法，在WS₂纳米棒表面包裹上一层石墨烯，有效地提升了所制硫化钨的循环稳定性和倍率性能。在500 mA·g^-1下循环500圈，其储钠放电容量仍保持在65.9 mAh·g^-1，在1 000 mA·g^-1下循环500圈，其储锂放电容量可保持在288.3 mAh·g^-1。     

对称电压暂降情况下含无功补偿功能的虚拟同步发电机控制策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制思想是通过模拟传统的同步发电机的输出特性来提升分布式电源(Distributed Generation,DG)对电网的友好性。但是,传统的VSG不具备在电网故障情况下抑制故障电流的能力,同时也无法提供无功支撑。文中针对该问题,建立VSG模型,分析电网电压对称暂降过程中的VSG的行为。提出了一种适用于电压暂降故障的含有无功补偿功能的VSG控制策略,能够保证故障期间VSG输出不过流,故障瞬间和故障清除瞬间无暂态电流冲击并输出最大无功功率。并给出了限流控制方法的原理分析和具体参数整定原则。最后通过仿真验证了所提的控制策略的正确性和可行性。     

一种虚拟同步机直流侧混合储能系统控制策略

为了解决分布式电源渗透率升高对电力系统稳定性的影响问题,国内外学者提出了虚拟同步发电机的控制策略,将同步发电机的转动惯量和阻尼特性引入到传统的逆变器控制中,提升了分布式电源的并网友好性。该文提出了虚拟同步发电机中蓄电池和超级电容混合储能系统的功率分配方法,对关键参数的整定进行了分析。搭建Matlab/Simulink仿真模型,分析了负载恒定、阶跃突变和连续变化情况下直流侧混合储能系统的功率分配效果,验证了所提功率分配方案的可行性和有效性。     

带蓄电池SOC反馈的虚拟同步发电机系统

为了更好地模拟同步发电机的惯性环节并发挥不同储能单元的优势,对带有蓄电池和超级电容组成的混合储能单元的虚拟同步发电机系统进行研究,详细分析了系统的数学模型和控制策略,考虑储能元件自身的特点以及蓄电池的使用寿命,提出了含蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)反馈的虚拟同步发电机系统控制策略。通过搭建相应的MATLAB/SIMULINK仿真模型,分析蓄电池在正常充电状态与SOC达到上限时储能的功率分配情况,验证所提出的控制策略的正确性和有效性。结果表明,所提出的带蓄电池SOC反馈控制的虚拟同步发电机系统,可在功率波动时实现功率合理分配,在维持系统的稳定性的同时延长储能的使用寿命。     

虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制将同步电机的转动惯量和阻尼系数引入到逆变器的控制中,改善了系统频率响应特性,增强了微电网抗干扰的能力,但是牺牲了一定的动态调节性能。在此基础上,提出了一种VSG转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。建立VSG的数学模型,分析各参数对系统输出特性的影响;在VSG控制的基础上引入转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,并给出相应参数变化情况下的稳定性分析;通过MATLAB/Simulink仿真对比定参数VSG控制与转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略的控制效果,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

计及雷击情况的基于PDT-SVM暂降源辨识方法研究

目前,电压暂降已成为影响最突出的电能质量问题之一,为有效分析雷击对电网暂降的影响程度,对雷击导致电压暂降的情况进行了详细分析,准确辨识了包括雷击导致暂降情况在内的4种暂降类型,为合理划分暂降责任提供重要依据。文中首先分析了雷击故障导致暂降的有效值波形与普通短路故障之间的区别,归纳了短路故障、雷击、变压器投切及感应电机启动4种暂降类型电压有效值波形的特点,引入5个暂降电压特征指标,并建立了暂降类型辨识特征矩阵。然后采用基于粒子群聚类优化的决策树支持向量机(PDT-SVM)分类器对4种暂降类型进行辨识。分类器的训练与测试数据均来自电网实测暂降电压数据,与工程实际密切贴合。最后,算例分析结果验证了算法的有效性和准确性。