混合储能系统拓扑及其多模式综合协调控制

在分布式发电系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以达到这个要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性。此处将蓄电池与超级电容分别通过双向半桥变换器连接到直流母线上构成混合储能系统(HESS),蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供负载波动功率高频分量,抑制负载突变对直流母线造成的冲击。分析了负载功率高频分量的检测方法,建立了双向半桥变换器的数学模型和4种模式下的控制策略。利用DSP实现储能系统的综合控制,通过仿真和实验验证了系统控制策略的有效性。     

蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略

在分布式发电系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以达到这个要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性。本文将蓄电池与超级电容分别通过双向半桥变换器连接到直流母线上构成混合储能系统,蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供负载波动功率高频分量,抑制负载突变对直流母线造成的冲击。分析了负载功率高频分量的检测方法,建立了双向半桥变换器的数学模型和四种模式下的控制策略。利用DSP实现储能系统的综合控制,通过仿真和实验验证了系统控制策略的有效性。     

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。     

平抑光伏系统波动的混合储能控制策略

蓄电池/超级电容混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度以及超级电容高功率密度的优势,适应用于微网。在Buck/Boost双向功率变换器与直流母线相连的独立光伏微网中,提出一种将储能系统总负荷功率滤波后,采用电流滞环控制蓄电池的充放电、超级电容提供差值功率的新型能量管理方案,以优化对混合储能系统的管理。为平抑光伏出力波动,实现对直流母线电压的控制,针对超级电容的Buck/Boost双向功率变换器,在电压电流双闭环基础上,利用输入电压、负载电流前馈环消除了二者的变化对输出电压的扰动,提高了系统的动态响应速度与控制精度;利用电容电压前馈环消除了由于负载电流大小及方向的改变对系统闭环极点变动的影响,提高了系统的稳定性。仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

Cuk变换器在独立光伏发电系统抗扰性优化中的应用

在蓄电池／超级电容混合储能独立光伏发电系统中,为了减小系统体积及提高系统抗扰性,采用单向Cuk变换器代替传统Boost变换器实现光伏电池最大输出功率点追踪,采用双向Cuk变换器代替传统Buck／Boost双向变换器连接储能系统与直流母线。系统仿真分析结果表明,当光伏电池输出功率波动及负载发生突变时,在稳定母线电压及平抑负载功率波动方面,Cuk变换器均有明显优势。     

基于储能和序分量控制的直驱永磁风电系统 非对称故障穿越研究

为避免电网非对称故障时直驱永磁风电机组发生脱网事故,分析了电网电压不对称跌落时机、网侧能量不平衡引起直流链电容电压骤升的机理,提出了一种并联超级电容储能与序分量协调控制策略。考虑了电网非对称故障时电压的跌落程度、传动系统的储能限度和变流器的约束条件,通过对机、网侧变流器进行双闭环控制,实现快速平衡母线有功功率,同时补偿无功以改善电网电压。根据超级电容器寿命等影响因素选取电容容量,采用DC-DC变换器对超级电容的储能模式进行控制,限制故障阶段直流链支撑电容的电压。仿真结果表明了控制策略的有效性,提高了直驱永磁风电系统非对称故障的穿越能力和运行稳定性。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

微电网混合储能系统充放电控制策略研究

考虑到由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统有利于稳定微电网直流母线电压和优化充放电过程,提出了一种基于直流母线电压稳定的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略以直流母线电压稳定为控制目标,实现混合储能系统外部功率平衡,结合超级电容的快充能力和蓄电池的续充能力,以超级电容电压和蓄电池的荷电状态为判断条件,实现混合储能系统内部功率平衡。在Matlab/Simulink环境构建孤岛模式下微电网混合储能系统模型,分析了微电网混合储能系统在负荷功率波动时的运行特性,仿真结果验证了该控制策略在稳定直流母线电压同时降低了蓄电池的充放电次数。     

超级电容储能的双馈风机低电压穿越能力研究

针对双馈风电机低电压穿越过程中存在的问题,在分析电压跌落时风机直流侧电压模型的基础上,提出了超级电容器经隔离型全桥DC/DC变换器并联在风机直流母线处.通过超级电容储能系统吸收电网低电压故障时在直流侧产生的不平衡功率,以此抑制直流母线过电压.为了满足电网低电压故障期间的无功需求,机侧变流器采用无功优先控制;网侧变流器则...     

含超级电容的新能源直流微电网系统控制策略研究

在含新能源的直流微电网系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以满足要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性。将蓄电池与超级电容相连接构成混合储能模块,蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供或吸收负载波动功率高频分量,以抑制负载或新能源功率突变对直流母线造成的冲击。提出了含分布式发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。实验表明,该控制策略可控制蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

应用超级电容提高风电系统低电压穿越能力

针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出应用由超级电容和双向DC/DC变换器组成的储能系统提高风电机组的低电压穿越能力.研究永磁直驱风电系统的结构和控制策略,以及基于超级电容的储能系统平衡系统功率的特点,建立永磁直驱风电系统和基于超级电容的储能系统的模型,并给出控制策略和主要仿真参数.仿真结果显示,储能系统在电网电压发生跌落时,迅速平衡了直流母线两侧的功率变化,使直流母线电压保持稳定,并将风电机组与电网故障相隔离,保证风电机组继续向电网传输能量,从而提高风电系统的低电压穿越能力.     

基于双电机转速同步的混合储能母线电压稳定控制

针对双电机转速同步系统,设计由蓄电池和超级电容组成的主动式混合储能系统,通过功率分频改善直流母线电压控制的性能.本文在考虑电机转速频繁变化和不平衡负载的情况下,比较传统蓄电池储能与混合储能之间的功率分配及直流母线电压稳定情况.通过Matlab/Simulink仿真建模分析,验证所提出的混合储能系统功率分频控制能够提高系统响应功率波动能力,减小蓄电池充放电电流峰值,稳定直流母线电压.     

直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略

为了充分利用超级电容动态响应快、锂电池能量密度高的特点来提高微网储能系统的动态特性和运行寿命,利用这2种储能器件构成了光伏型直流微网的混合储能系统(HESS).基于对超级电容和锂电池储能下垂特性的分析和工作区间的划分,提出改进型混合储能控制策略;再根据直流微网系统的功率方程、母线电容储能变化与电压变化方程,导出直流母线电压变化与系统功率流向之间的关系,提出对光伏型直流微网的电压分层协调控制策略.实验结果表明,该策略根据电压变化将直流微网的运行划分为5个层区,通过检测直流母线电压的变化量来决定系统的运行层区及光伏、超级电容和锂电池功率变换器的工作方式,保证各层区都有相应变换器来调整直流母线电压、平衡系统功率,实现直流微网电压稳定的控制目标.因此,基于混合储能系统的电压分层协调控制策略能够有效调节直流母线电压,保证直流微网的功率平衡.     

双向直流变换器控制方法

双向直流变换器配合蓄电池或超级电容等化学储能元件应用在具有直流母线支撑的系统中时,其主要控制目标为结合储能元件的荷电状态实现负载的稳定工作。当负载功率大于主供电功率时,控制储能元件释放能量以满足负载功率需求;当负载功率小于主供电功率时,控制储能元件吸收能量以避免母线电压上升。归纳和总结了现有的双向控制方法,详细分析了储能系统中变换器两端均为直流源的应用场合时双向直流变换器的双向切换原理,重点研究了采用带有方向信息的电感电流平均值作为电流内环、直流母线电压作为电压外环的双向控制方法。针对该控制方法中存在的母线电压波动和电池频繁充放电的问题,阐述了相应的优化措施。     

基于PR控制三相光伏并网的混合储能控制研究

并网时PR控制较PI控制有更好的稳定性能,但利用该策略进行三相光伏并网控制时,光照条件和负载改变带来的并网点有功波动问题仍然存在。使用了一种同时利用蓄电池和超级电容的储能系统进行并网点功率平抑的控制方法。本方法在直流母线上分别为蓄电池和超级电容并联两个DC-DC变换电路。由蓄电池对极短时间内发生的大功率波动进行平抑,对稍长时间内发生的小功率波动进行削峰填谷;超级电容则用来维持直流母线电压的稳定。通过Matlab/Simulink仿真,证明了以上蓄电池-超级电容混合储能系统对PR控制三相光伏并网进行并网点有功功率平抑的可行性。     

极端工况下微网电压稳定控制策略研究

为了抑制极端工况下的电压跌落,从超级电容与蓄电池相互配合的角度出发,通过精确控制超级电容电压的方式,在不增加电容值的同时提高系统的功率裕度,从而降低在极端工况下电压跌落.在PSCAD/EMTDC建立了基于超级电容和蓄电池储能的微电网模型,仿真结果表明,所提控制策略可以有效缓解微电网在重负载下的电压跌落,电压落幅度减小1...     

双电源交错备用型通用电能质量控制器

传统的通用电能质量控制器(GPQC)直流侧如果没有储能装置,则无法实现不间断供电;即使直流侧装设储能装置,蓄电池储能或超级电容器储能都存在补偿时间、补偿容量及使用寿命均有限等问题。为此提出了一种由两个并联变换器和两个串联变换器构成(每一个并联变换器和串联变换器都通过一个直流电容交错的连接在一起)的新双电源交错备用型通用电能质量控制器(DPS-GPQC)和一种简单有效的控制策略。DPS-GPQC能够同时补偿电网谐波电压、电压跌落和上升、电压中断、三相电压不平衡、谐波电流及无功电流,且能够实现两个不同电源之间能量的交错备用。基于MATLAB/SIMULINK的仿真结果表明了DPS-GPQC良好的性能和所提控制策略的有效性。因此,所提结构既能同时解决两个不同系统的大多数电能质量问题,又可以有效提高电力系统的供电可靠性。     

接入电力电子变压器的光伏及混合储能协调控制策略研究

针对级联型电力电子变压器（power electronic transformer,PET）低压直流端口接入光伏发电和蓄电池与超级电容组成的混合储能系统的应用场景,提出了一种基于 PET 低压直流电容瞬时功率缺额的超级电容定功率控制参考值确定方法;在此基础上提出一种基于储能荷电状态、直流母线电压和 PET 功率缺额的光...     

考虑混合储能系统的城市轨道交通供电系统仿真研究

研究采用超级电容-蓄电池的混合储能系统来吸收城市轨道交通车辆的再生制动能量。并且在适当的时候将能量回馈直流供电电网,达到稳定网压和节能减排的作用。本文采用独立理想电压源模拟混合储能系统,建立带有地面式混合储能系统的直流供电系统网络模型。并且采用修改节点电压法进行求解。提出一种能量管理策略。保证超级电容优先响应瞬间功率需求,蓄电池浅充浅放的原则。通过网压判断和能量管理策略,形成了储能系统充电、放电、保持的三种状态。在开发的考虑混合储能系统的城市轨道供电系统仿真平台上动态模拟。     

直流微网中混合储能系统的模式分析与控制

储能系统在削峰填谷、平抑功率波动、保障微型电网的稳定运行方面有着非常重要的作用,它是微型电网的关键组成部分。并联式混合储能技术采用简单成熟的双向直流变换器、性能互补的超级电容和蓄电池以及高可靠性并联技术,在充分保障蓄电池使用寿命的基础上,研究了混合储能系统的3种工作模式和切换方式,提高了微网运行的稳定性和可靠性。