基于PCS模型的超级电容器蓄电池混合储能研究

混合储能系统(HESS)将能量型储能和功率型储能结合,充分利用不同储能设备的特性取长补短,可以适应微电网各种场合的需求。建立了混合储能系统的数学模型,提出了一种基于能量转换(PCS)模型的超级电容器蓄电池混合储能系统。采用蓄电池与超级电容分别经过双向DC-DC变换器接入直流母线并联,再经统一采用PQ控制算法的DC-AC功率变换器接入交流电网的接入方式,该结构可减少DC-AC变换器的数目。最后进行了仿真研究,仿真结果表明:该储能系统一方面满足超级电容在短时间大功率吞吐过程中的组串电压范围要求;另一方面可维持直流母线电压恒定,减小锂电池在充放电过程中的电流纹波,控制灵活性高,具有所需超级电容和电池电压等级较低、利用率高的优点。     

燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法

为提高燃料电池混合发电系统效率和改善燃料经济性,提出一种基于双DC/DC拓扑结构的燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法。该方法根据等效氢耗理论,在单位控制周期内实时分配燃料电池和锂电池输出功率,使得系统在单位控制周期内等效氢耗最小,并通过将该瞬时等效氢耗优化问题转换为双向DC/DC变换器的最优输出功率求解问题,实现了该方法的工程应用。在搭建的由燃料电池、锂电池、单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器以及能量管理器等组成的混合发电系统测试平台上,利用轨道机车工况开展了多指标性能测试与对比分析。实验结果表明,与状态机控制策略相比,基于等效氢耗瞬时优化的能量管理方法能够有效提高等效氢耗利用率和系统效率,并降低了锂电池运行压力,有效改善了系统燃料经济性和使用寿命。     

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。     

太阳能电动车混合储能系统的能量管理策略研究

论文提出了一种适用于太阳能电动车的混合动力储能系统方案,给出了该系统的能量管理控制算法,其核心是分配、协调和优化太阳能、蓄电池和超级电容的能量。该系统包含太阳能电池板、boost变换器、蓄电池、超级电容、双向DC／DC变换器和直流无刷电动机。文中提出了一种新的双向DC／DC变换器的控制方法,能够充分利用超级电容的快速充...     

混合级联型变换器的新型运行策略

提出了一种混合级联型变换器拓扑结构,对混合级联型变换器的工作原理和特性进行了分析.建立了电容电压模型,提出了一种新型运行策略,对系统中的能量进行吸收和释放,实现对电容电压进行充放电控制.在对电容电压进行动态维持的同时,实现高效的PWM调制.仿真结果表明,提出的混合级联型变换器拓扑工作原理正确可行,提出的新型运行策略可显...     

适合于混合动力汽车新型双向DC/DC变换器研究

首先介绍了一种混合动力汽车的基本电路,然后根据要求设计了一种双向变换器,它具有高功率传输能力和最小开关应力,适合于连接超级电容器来驱动混合动力汽车.与一些典型的隔离式双向DC/DC变换器相比,该变换器具有较低的设备应力,并且可通过相移加PWM控制,采用隔离变压器的漏感作为能量传输单元和控制变量.最后,实验波形证明该变换...     

超级电容器蓄电池混合电源

超级电容器与蓄电池混合使用,可以充分发挥蓄电池比能量大和超级电容器比功率大、循环寿命长的优点,大大提升混合电源的性能。建立了蓄电池超级电容器并联的数学模型,定量地分析了混合电源性能的改善及其影响因素。对直接并联、通过电感器并联和通过功率变换器并联三种结构进行了研究和实验验证。实验表明,混合电源的功率输出能力大大提高了,蓄电池的放电过程得到了优化;通过功率变换器的并联结构具有较好的效果和实用性。     

多通道双向DC/DC变换器的研究

提出一种适合于混合动力系统的多通道双向DC/DC变换器,该变换器简化了包含多个储能器件的混合动力系统结构,在负载不工作时可利用太阳能为储能器件充电。运用同步整流技术,减小变换器工作过程中的通态损耗,确保变换器具有较高的工作效率。详细分析了该变换器在各个工作状态下能量转移的路径,并通过一台50 W样机验证了原理的正确性。     

一种交直流混合微网能量路由器及其运行模态分析

为更好协调和控制交直流混合微网间能量传输,提出一种交直流混合微网能量路由器。建立所提出能量路由器数学模型,分析该能量路由器不同工作模态时级联整流级相量关系,并推导各混合运行模态限制性条件。针对该交直流混合微网能量路由器,提出相应控制策略,可实现H桥级联整流电路各级独立在AC-DC、DC-DC、DC-AC运行模式间无缝切换以达到交直流混合微网间能量的统一协调与管理。同时,减少了各微网间电力电子变换器的使用,提高各交直流微网间能量传输效率。仿真与实验结果验证了该交直流混合微网能量路由器电路拓扑的实用性及各运行模态时控制策略的正确性与有效性。     

buck变换器的输出本质安全特性分析及优化设计

用buck变换器的电感和电容的最大储能之和反映其输出短路释放能量，推导了buck变换器在连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）下的最大输出短路释放能量，若它们部小于最小点燃放电能量，则该变换器是满足输出本安要求的。指出如果变换器在最小负载电阻和最高输入电压的情况下处于CCM，则该状态下的输出短路能量就是该变换器在整个工作范围的最大输出短路释放能量。根据输出纹波电压指标将最小输出电容值用电感表示出来，并通过令最大输出短路释放能量对电感的偏导数为0的方法，得出在给定设计指标条件下使最大输出短路释放能量最小的电感和电容设计参数。实验结果验证了理论分析的正确性。     

具有故障隔离能力的新型MMC子模块及混联桥臂拓扑

针对半桥型模块化多电平换流器不具有直流故障阻断能力,柔性直流输电架空线方案存在较高暂态故障率问题,首先提出了一种三电容钳位型双子模块(TCDSM)拓扑。该拓扑与现有钳位双子模块相比,改善了基于钳位双子单元模块柔性直流输电直流侧短路反向电流故障隔离能力。然后,详细介绍了TCDSM拓扑的工作原理和性能分析,并提出了一种新型混联型桥臂换流站方案。新提出的混联型桥臂方案与钳位双子模块和半桥子模块组成的混联型桥臂方案相比,在不牺牲阻断能力的前提下,运行损耗基本相当,初始建站成本更低,从整体上优化了换流站建设成本。最后,通过仿真和实验结果验证了该拓扑及新型混联型桥臂方案的可行性。     

适用于架空线路的双极混合MMC-HVDC拓扑

为应对柔性直流输电在远距离大容量架空线输电领域应用问题,基于钳位双子模块和双晶闸管子模块拓扑构成的两种模块化多电平换流器,设计了串联双极混合直流输电系统,既提高了输电容量,又能缓解单种拓扑能耗较大或直流故障抑制时间较长问题。重点分析了双极混合拓扑在不同直流故障下等值电路和直流故障穿越机理及其抑制特性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建双极混合直流输电模型,对系统稳态运行工况和直流故障穿越特性进行了对比研究。仿真结果表明,双极混合系统既体现出灵活多样的稳态运行特性,又具有直流故障穿越与快速恢复能力,较好地适用于远距离大容量架空线路输电应用领域。     

基于暂态电流相关系数的混合多端高压直流输电线路保护

混合多端高压直流输电系统结合了传统高压直流输电与柔性直流输电技术的优势,在降低经济成本的同时可实现大容量功率输送、故障穿越与抑制换相失败等功能,是未来电网发展的重要趋势之一。但是混合多端直流输电系统拓扑相对复杂,且全控型电力电子设备耐过流能力较弱,即故障后需保护装置快速可靠地识别故障区间。因此,提出一种基于暂态电流故障分量相关系数的混合多端高压直流输电线路保护策略,只须测量T接汇流母线3个端口各自的暂态电流故障分量并计算相关系数即可准确识别故障区间。仿真结果表明,所提保护方案无需通信,保护装置能在1 ms内动作,能耐受300 Ω过渡电阻与20 dB白噪声的干扰,可较好地满足混合多端高压直流输电系统的保护需求。     

一种多功能模块化直流故障限流器拓扑及控制策略

直流故障限流器(FCL)作为是抑制限制直流短路故障电流的关键重要设备之一,在交直流混合电网输电系统中应用中作用十分重要。得到广泛应用,在故障发生时能有效限制故障电流的激增。针对传统直流限流器仅具备限流功能且故障电流无法被完全限制的问题,本文提出一种多功能模块化直流故障限流器拓扑,在分析其工作机理的基础上,分别针对故障限流、能耗泄放和直流网压支撑三种功能,完成了相应及其控制策略开发。,实现了多种故障情况下采用对应故障限制功能,有效抑制故障电流,稳定直流侧电压。为验证拓扑结构及控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建构建交直流混合输电极间短路故障及模块化限流器系统多工况模型,仿真结果表明所提出的模块化直流限流器拓扑及控制策略,满足交直流混合电网多种故障情况下的故障限流需求,可维持直流网压的稳定。能有效限制直流短路故障。     

基于混杂自动机的双向ICPT系统建模及控制

针对双向感应耦合电能传输(ICPT)系统的混杂特性及移相控制方法下系统启动、不同功率传输模式切换时电流波动大的问题,分析了双LCC型补偿拓扑双向ICPT系统的拓扑特性,给出了双向ICPT系统变换器运行的各工作模态.基于混杂自动机理论建立了双向ICPT系统的混杂自动机模型,推导了系统在不同工作模态下的状态空间方程,并根据...     

混合级联型多落点直流输电系统交流系统故障协调控制策略

混合级联型多落点直流输电系统整流侧为换相换流器（LCC）,逆变侧为LCC和模块化多电平换流器（MMC）组串联的拓扑结构,可以有效抑制换相失败,具备大容量功率传输的优势。建立了单极混合级联型多落点直流输电系统,针对系统中LCC送受端交流故障引发的直流功率降低、逆变侧换相失败以及受端低端MMC子系统产生的功率反向问题进行了研究,提出了一种提升系统稳定性的协调控制策略。该策略通过改变逆变侧直流电压来维持交流系统故障后功率传输的稳定性,可防止受端MMC功率反送。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提协调控制策略的有效性。     

混合背靠背模块化多电平变换器设计

近年来模块化多电平变换器在直流输电和电机驱动领域引起了广泛的关注。然而在电机驱动领域,输出低频时电容电压波动大的问题限制了其应用。提出了一种混合背靠背MMC拓扑,整流侧MMC采用全桥子模块和半桥子模块混合的结构,逆变侧MMC全部采用半桥子模块。分析了采用变直流母线电压的方法时电容电压的波动规律,并给出了系统的控制策略。电机在很大的转速范围内,电容电压波动基本恒定。最后,通过仿真验证了该拓扑结构及其控制策略的有效性。     

串联多端直流输电系统接地极拓扑研究

随着全球能源互联网战略的推进,国内很多科研机构已经开始研究将串联多端直流输电系统应用于跨海联网、电流源与电压源换流器混合直流输电等方向。串联换流器在正常运行时不能接地的特征决定了其可靠性有待提高。本文分析了串联多端直流输电系统在不同运行方式下对接地极拓扑的要求,据此提出了串联多端直流输电的接地极拓扑及控制方法,该接地极拓扑能有效避免串联多端直流输电系统在任意设备检修时发生整体停运。     

具备潮流控制功能的多端口混合式直流断路器

针对多端柔性直流电网的故障保护和潮流控制问题,该文提出一种具备潮流控制功能的多端口混合式直流断路器,由通流支路、主断路器支路两部分构成。当系统正常稳态运行时,该断路器具有潮流控制功能,可用于调节支路潮流;系统发生故障后,相当于混合式直流断路器,用于切断故障电流。建立了具备潮流控制功能的多端口混合式直流断路器拓扑,阐述了稳态和暂态运行机理,并进行经济性分析。最后,在PSCAD仿真平台搭建了四端直流输电系统,验证了所提拓扑在潮流控制和故障切除方面具有良好的性能。     

同构混合开关拓扑的辨识

混合开关拓扑的推演是区别于传统的电路拓扑产生方法的一种新思路。它是将图论、电路原理以及电力电子理论结合起来，通过理论推导产生新拓扑的新方法。其中关于同构拓扑的判定问题是一个很重要的问题。文中给出了混合开关拓扑的定义及其数学模型描述。并根据简单图的同构判定理论，提出了基于混合支路数学模型的同构混合开关拓扑辨识方法。该方法通过直接求解混合开关拓扑的邻接矩阵的特征值，判定混合开关拓扑的同构。验证实例证明该方法有效正确。