提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法

风电、光伏等新能源机组取代同步发电机组接入电网,使电网的惯性和一次调频备用容量下降,电网频率的暂态稳定性也随之下降。针对这一问题,通过分析储能控制器系数与电网频率动态之间的关系,提出了一种定量配置储能的方法。该方法能够维持新能源机组取代传统机组接入前后,系统惯性大小以及一次调频能力不变。同时,针对新能源机组输出功率的波动性会导致承担的负荷低于装机容量的问题,文章进一步根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平的方式来确定储能容量大小,从而提升储能配置的经济性。仿真结果表明,所提储能配置方法能够定量补偿电网的惯性大小和一次调频备用容量,有效提升电网频率的暂态稳定性。     

三相电流型AC／DC变流器的最优控制

分析了电流型AC/DC变流器交流侧产生暂态振荡的原因,提出了电流型AC/DC变流器的线性二次型(LQ)最优控制策略,并给出了实验验证。结果表明,将LQ控制应用到电流型AC/DC变流器中,能够实现变流器网侧的单位功率因数和直流侧的恒流源特性。     

基于PEBB的新型储能变流器

将PEBB(Power Electronic Building Block)技术应用在电力储能领域,构建基于PEBB的新型储能变流器,克服了传统变流器的一系列缺点.经试验证实,构建的变流器在对阀控密封式铅酸蓄电池(VRLA)充放电时,能获得较好的电流、电压波形,也满足电网谐波的要求,起到了"削峰填谷"的作用.     

基于VSG的储能功率变流器离网并联控制策略

针对利用虚拟同步机控制进行储能变流器离网并联时存在的功率振荡问题,分析了功率振荡产生的原因,进而提出一种自适应惯性参数调节方法.该方法以虚拟同步机中的惯性参数为控制量,使其能够根据功率变化量自主调节,使得虚拟同步机策略既能实现无互联线并联,又能提高系统的并联动态响应.最终的实验结果进一步验证了所提出控制策略的可行性.     

考虑储能调频死区的一次调频控制方法

提出一种考虑储能调频死区的综合一次调频控制方法。通过对常规机组调频死区机理分析,定义储能参与调频的死区限制,为充分发挥储能快速、精准响应在电网调频中的潜力,将储能调频死区的界限设置在常规机组死区的范围内,有效改善电网频率质量,并避免常规机组参与调频的频繁动作;通过分析虚拟下垂与虚拟惯性控制对电网频率的影响,提出一种将二者合理结合的控制方法,依据系统调频需求,选择相应的控制策略,以实现两种控制策略的协调运行及优势互补;为了约束储能功率输出,对虚拟下垂与虚拟惯性控制采用基于logistic函数的自适应控制规律,从而避免荷电状态(SOC)耗尽或饱和现象的发生。最后利用Matlab/Simulink对典型区域电网进行了仿真证明,结果表明所提控制策略可以有效改善频率质量,同时能明显减少常规机组的动作比例。     

储能变流器的自适应虚拟直流电机控制

在分布式储能变流器中,输入源的功率波动以及负载的变化会导致直流母线发生较大的波动,对系统稳定性造成影响。虚拟直流电机(VDCM)控制被应用于直流变流器,使其具有直流电机外特性。但传统参数恒定的VDCM控制难以在保证惯性的同时确保其动态响应速度。针对这一问题,首先简化了控制器的结构,并提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将其应用于储能变流器。其次通过小信号模型分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了自适应调节原则。最后,仿真和实验结果表明所提控制策略在保证惯性的同时具有较快的响应速度以及较小的超调。     

一种基于线性二次最优控制的PID参数优化方法

时域分析法和频域分析法是设计控制系统的两种基本方法,对应同一物理系统,两种方法之间必然存在一定的联系。本文通过对基于时域状态空间描述的线性二镒最优控制系统和基于输出反馈的频域ＰＩＤ控制系统的对比分析,提出一种由ＰＩＤ动态补偿网络实现线性二次最优控制的方法,仿真结果验证了该方法的合理性。     

基于线性二次型调节器的三相逆变器积分状态反馈控制

为改善三相电压型逆变器动态和稳态性能,基于内模原理设计了积分控制状态反馈的控制器,并运用了线性二次型调节器理论来解决控制参数的问题。为使线性二次型调节器理论能够应用于跟踪问题,对控制结构进行了灵活变换,利用线性二次型调节器理论的方法对控制器的参数进行了最优化整定。仿真及430 kW实验样机验证了该方法的有效性。     

基于模糊算法的微电网储能变流器恒流控制方法

储能系统是调节分布式电源性能和保障负荷供电质量的重要环节,其中储能变流器的恒流控制有利于确保储能电池组的安全以及延长其使用寿命。传统的线性PI控制难以适应蓄电池系统的非线性和动态变化特性以及保持原本的性能指标。本文采用模糊控制算法,根据反馈的误差及误差变化率自适应改变控制量。实验表明,本文提出的基于模糊算法的恒流控制可以提高储能系统的动态响应性能。     

基于双向功率变流器的飞轮储能系统研究

针对孤岛运行的直流微电网中负荷波动性,建立了基于异步电机的飞轮储能系统装置,并在此基础上,提出了一种基于双向功率变流器频率控制的飞轮储能方法。利用李雅普洛夫稳定判据判断了该频率控制器的稳定性,同时Matlab/Simulink仿真结果显示,在周期性急剧变化的负荷作用下,双向变流器能按控制要求工作在整流或者逆变器模式,使含有异步电机的飞轮储能系统跟踪负荷变化完成充放电过程,从而提高独立电源系统的稳定性和过载能力。     

基于改进嵌入式SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制策略

针对储能变换器采用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)的虚拟惯量控制策略,易受电网谐波和直流分量干扰而存在纹波的问题,提出一种基于改进嵌入式二阶广义积分器-锁频环(IESOGI-FLL)的虚拟惯量控制策略.将多重频率自适应陷波器与基于二阶广义积分器原理的频率自适应滤波器嵌入SOGI-FLL的控制系统中形成IESO...     

基于模块化多电平变换器的储能系统综述

储能系统是当前和未来新能源电力系统中的关键组成部分,储能系统的引入促进了电网结构的优化,实现了新能源的友好接入和协调控制。模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)作为多电平换流器家族中的一员,在中高压大功率场合有着广泛的应用。对基于模块化多电平变换器的储能系统的研究情况进行归纳和总结。首先简要介绍了MMC的拓扑结构和技术特点,其次对各种储能技术的概况进行总结。然后着重讨论了储能单元接入MMC的方式和带有储能装置的MMC的调制策略、子模块电容电压均衡、主电路参数设计、控制方面等关键技术的研究进展情况。最后对基于模块化多电平变换器的储能系统研究的重点问题提出了建议。     

基于光伏微网的储能变流器设计与实现

储能装置作为微网的重要组成部分之一,对微网的安全稳定运行起到了重要的作用。基于太阳能光伏发电系统,设计了具有并离网切换功能的储能变流器样机。该样机采用Power PC与FPGA协同配合作为核心元件,使用PQ控制及V/f控制策略,具备并离网切换功能,能够向电网提供有功、无功支撑,稳定电网电压和频率,同时可以配合多种储能设备。使用主被动相结合的孤岛检测方法,快速准确地切换并网离网模式。样机在多种工况下,进行了并离网实验,很好地满足了设计要求,达到工业应用的标准,具有良好的推广价值。     

基于虚拟轴耦合的虚拟同步发电机混合储能惯量-阻尼协调控制策略

将虚拟同步运行的混合储能装置与同步发电机通过虚拟轴耦合,可实现暂态能量的高效传递,提高可再生能源发电系统的暂态稳定性。建立了混合储能装置静态能量与同步发电机动能之间的转换关系。对混合储能装置中的虚拟惯量进行分析,以获得同步运行能力。为了从同步发电机中传递更多的暂态能量,在混合储能装置中引入新的虚拟轴,并分析混合储能装置与虚拟轴耦合对系统暂态稳定性的影响。利用哈密顿能量函数,推导混合储能装置暂态能量高效传递的必要条件,进而提出了混合储能装置虚拟轴的控制策略,以协调虚拟惯量和功率振荡抑制功能。算例仿真结果表明,所提控制策略能明显改善系统频率和功角的暂态稳定性。     

基于VSG的光伏及混合储能系统功率分配与虚拟惯性控制

在基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光伏及混合储能系统中,不同类型的储能之间存在协调配合问题,其荷电状态(SOC)也与VSG的控制策略密切相关。针对该问题,提出了一种基于VSG的光伏及混合储能系统的协调控制策略。在逆变器直流侧引入混合储能系统,并基于VSG控制原理对其进行功率分配。根据储能SOC与VSG虚拟惯性之间的定量关系,设计了一种改进的虚拟惯性自适应控制策略,并给出相关参数的选取原则,在改善系统输出频率和功率动态响应的同时,对储能SOC进行控制。基于MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明所提控制策略可以有效改善系统电压和频率的稳定性,实现混合储能之间功率的合理分配,提高储能的充放电性能并延长其寿命。     

基于混合储能的孤岛微网VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)控制策略中改变惯性系数会引起系统不稳定的问题,提出基于混合储能无需改变惯性系数的控制策略.首先,在常规VSG控制策略基础上,将负荷或可再生能源波动量经一阶高通滤波器滤波后作为常规VSG额定功率的附加量.其次,利用VSG直流端接入的蓄电池提供下垂功率,超级电容器提供虚拟惯性功率和额外引入的惯性...     

基于多模式控制的储能用双向Buck-Boost DC/DC变换器

由于各种分布式能源的大量接入，电网需要加入储能单元以平抑潮流的波动。储能系统中，为了在宽输入、输出电压范围的情况下实现高效双向电能转换，探讨一种基于多模式控制的双向Buck-Boost DC/DC变换器。当输入电压显著高于输出电压时，变换器工作在Buck模式，采用谷值电流控制。当输入电压显著低于输出电压时，变换器工作在Boost模式，采用峰值电流控制。当输入电压接近输出电压时，变换器工作在Buck-Boost组合模式，采用移相控制来实现平滑过渡。为了实现高精度的输出和快速的动态响应，控制环路采用二型补偿器。通过Buck模式和Boost模式小部分重叠工作的方式，消除了传统Buck-Boost变换器在模式切换时存在的断续现象。制作的1 kW实验样机具有97.5%的峰值效率以及Buck模式与Boost模式平滑切换的特点。     

基于混合储能的光储直流微网改进型滑模自抗扰控制

针对光储直流微网混合储能系统在光伏输出波动、负荷波动等大扰动下导致的母线电压稳定性差和系统响应速度慢等问题,提出一种兼顾母线电压稳定和响应速度的改进型滑模自抗扰控制策略。首先,针对一级观测器扰动估计能力有限问题,引入第二级观测器进行观测补偿,并将级联观测器对总扰动的估计值反馈到控制器进行消除。其次,针对原有的非线性控制器响应速度慢、鲁棒性差等问题,设计非奇异快速终端滑模控制进行优化,利用混合储能单元特性,分别补偿高低频分量,来提高系统的响应速度;并根据巴尔巴辛定理以及李雅普诺夫准则证明了所设计控制器的稳定性。最后,基于Matlab仿真平台与其他控制策略进行仿真对比,仿真结果验证了所提策略的有效性。     

基于元模型优化算法的混合储能系统双层优化配置方法

混合储能兼具能量型储能与功率型储能的优势,针对混合储能在风电平抑中的配置问题,提出了一种基于元模型优化算法的混合储能双层优化配置方法。首先,利用小波分解对风电功率的原始数据进行分解,得到混合储能需要平抑的功率。然后,针对功率分配策略对混合储能容量配置的影响问题,提出一种混合储能容量嵌套式双层优化配置方法。该方法的内层为混合储能功率优化分配策略,以荷电状态、充放电功率为约束条件,以蓄电池总体充放电功率最小为目标函数,以提高蓄电池的使用寿命;外层以最小容量、最小功率为约束条件,以混合储能的全寿命周期年均成本最小为目标函数。针对多变量、非线性、计算密集型双层优化方法具有求解复杂、计算时间长等问题,提出基于元模型优化算法的优化求解方法。算例分析结果表明,所提优化配置方法可以在保持混合储能经济性最优的同时,有效避免蓄电池频繁充放电,从而提高了其使用寿命;相比于传统的启发式求解方法,基于元模型优化算法的优化求解方法的计算速度更快,所得优化配置结果更精确。