电网电压波动下储能变流器控制策略研究

研究接入点电网电压波动下风电机组储能变流器的控制策略,以提高其应对接入点电网电压波动情况下的应变能力．根据三相电路瞬时功率理论实现储能变换器的有功和无功功率的解耦控制．仿真和实验结果表明,在电网电压发生波动时,储能变流器能给电网提供无功支撑,支持其快速恢复．     

光储微电网混合储能系统的控制策略及开关优化

传统光储微电网混合储能系统控制策略将蓄电池视为容量无限大的理想元件,而实际上蓄电池容量有限,当蓄电池剩余电量达到阈值无法正常工作时传统控制策略将不适用。在二阶低通滤波法的基础上提出一种光储微电网混合储能系统的新型控制策略,同时考虑超级电容与蓄电池的剩余电量,根据储能元件的荷电状态调整储能元件输出电流参考值,维持储能元件剩余电量,但在极端天气情况下,仍需与储能元件保护开关相配合。由于采用传统储能元件保护开关的储能系统需独立的充放电电路,存在成本较高、充放电不连续等问题,因此,对储能元件的保护开关进行了改进,利用开关与二极管并联使其具有4种工作状态,在储能元件剩余电量达到阈值时,可自动恢复电量,降低了成本,提高了并网输出电能质量。最后结合新型控制策略与改进的保护开关,提出整体的混合储能系统控制方案,并用 Matlab／Simulink 对其进行仿真验证,结果证明了所提方法的正确性与可行性。     

由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统在为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。验证了所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。     

平抑风电功率波动的双配置混合储能系统控制策略

风电功率具有波动性,不利于电力系统正常运行,因此构建了由两组超级电容器和两组蓄电池组成的双配置混合储能系统,用以平抑波动。两组超级电容器根据实时荷电状态交替补偿高频正、负功率波动,分别处于充、放电状态;当任意一组达到荷电状态上限约束值或下限约束值,则同时切换两组超级电容器的充放电状态,保证其处于不同的工作状态。两组蓄电池采用同样的控制策略,用于补偿低频正、负功率波动。最后,对某风电场历史数据进行仿真分析,结果表明,该方案可有效提高储能装置利用效率,降低其容量配置;并且大幅度降低了储能装置充放电切换次数,提高了循环使用寿命。     

混合动力汽车蓄电池的快速充电方法

为了建立混合动力汽车蓄电池能量管理系统,实现蓄电池快速充电,且同时保证蓄电池寿命不受充电方式的影响,作者分析了当前一般充电方法的优点和这些充电方式存在的问题,以及对混合动力汽车工况的影响,在此基础上,提出了一种新的脉冲分阶段恒流快速充电方法.使之能很好地适应混合动力汽车蓄电池在变电流放电状态下充电时间短,使蓄电池荷电状态SOC始终保持在50%～80%范围内的要求.     

基于道路工况预测混合动力公交车SOC开环控制策略

混合动力车辆一般采用基于荷电状态（SOC）闭环的控制策略,对蓄电池组进行频繁充电,使SOC维持在较高水平,影响制动能量的回收,从而导致燃油经济性不理想.为此,利用BP神经网络并结合城市公交运行特点,提出SOC开环控制策略,对公交车未来站点间的运行工况进行预测,减少蓄电池组的充电次数,降低蓄电池组的荷电状态.试验表明,采用该控制策略可以显著降低电池组充电时间和次数,有利于制动能量的回收,百公里油耗降低了3%.     

微电网超级电容器混合储能系统控制策略

光伏微电网有离网与并网2种工作模式。在离网模式下由于负荷及可再生能源的功率变化使得直流母线电压产生波动,在并网模式下会因输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波等使并网电流脉动较大,影响电能质量。本文利用超级电容器和蓄电池组2种储能组件构成微电网混合储能方案,使微电网在离网运行时利用超级电容器的快速响应来补偿瞬态功率,从而更快地稳定直流母线电压;并网运行时在传统并网的电压电流双闭环控制策略中,增加超级电容器电流控制环,降低并网时的电流脉动。对混合储能控制方案进行了仿真和验证,结果表明,提出的混合储能控制策略可以使直流微网母线电压的波动控制在5%以内,并且使并网电流总谐波失真维持在7%左右,从而达到控制目的。     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

高效率超级电容充电系统设计

超级电容器是具有超大容量和高储能密度的新型储能元件,具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快等蓄电池无法比拟的优点。本文结合超级电容的充放电特性,设计了低内阻高效率的超级电容充电电路,有效地提高了超级电容的充电效率。     

光伏发电系统中蓄电池充电控制研究

在光伏发电系统中,储能蓄电池达不到其使用寿命是制约光伏产业发展的一个重要因素。本文针对太阳能电池——蓄电池充电系统的特点,设计了一种基于PIC16F877A单片机的智能化光伏充电控制系统。该系统采用三段式充电控制策略,在快充阶段采用最大功率点跟踪控制策略,在过充和浮充阶段,采用基于比例积分PI调节的恒压充电。实验表明该控制策略很好地实现了对光伏电池的三段式充电,缩短了充电时间,具有较好的过充和浮充精度,从而达到延长光伏系统中蓄电池使用寿命的目的。     

船舶微网蓄电池储能系统安全充放电控制策略

为确保船舶微网蓄电池储能系统的安全充放电,提出一种新型充放电控制策略.该控制策略结合双向DC/DC变换器,以蓄电池侧电感平均电流为内环,充电过程外环采用恒压、涓流切换控制方式,放电过程外环采用恒功率、恒压切换的控制方式.以蓄电池剩余容量和端电压状态为约束条件,充放电过程均采用三阶段切换控制模式,详细分析了该控制策略下的运行过程,并对不同模式切换控制下的蓄电池运行特性进行仿真.搭建了一台试验样机,运行结果表明,蓄电池在该控制策略下能够在安全区域高效稳定运行,并具有快速的动态响应能力.     

混合动力汽车能量控制系统的研究

针对传统混合动力汽车复合电源中蓄电池和超级电容的功率平衡问题,提出了一种复合电源能量模糊控制分配系统。该系统设计上通过针对蓄电池的内阻随温度变化和超级电容的本身的充放电特性来优化控制器结构。通过混合动力汽车本身的工作模式来进行分析,模糊控制器使超级电容可以自动变化参考电压使超级电容器输出需求功率中的峰值功率,蓄电池则承担其平均功率。使混合动力汽车在复杂的驾驶环境时,储能系统能够稳定的提供汽车所需要的能量。仿真结果表明该方法可以有效的稳定复合电源中蓄电池的温度使其能够在汽车的各个运行过程中稳定工作的。     

基于单片机的多路大功率充电器设计

本文介绍了一种基于AVR MEGA16L单片机控制的多路大功率充电器设计方案,该充电器可同时对8组24V/2.6AH的蓄电池进行充电,并摆脱了传统的充电器结构,引入单片机做主控芯片,以脉冲宽度调节的方式控制蓄电池充电时间,并从绝对温度和满充两个方面对蓄电池进行充电控制以实现充电器智能充电。     

基于开关串联和延时驱动的高压方波脉冲源研究

在全固态Marx发生器的基础上进行电路拓扑的改进:充电方式采用高压直流充电;多级电容储能合并为一级高压电容储能,减少电路的寄生参数;通过一级半导体串联开关对高压电容输出的直流电压进行斩波形成高压脉冲;增加一组截尾开关,快速释放负载的残存电荷,在脉冲末尾形成快速的下降沿。详细分析了串联半导体开关驱动电路的特点后,设计了串芯磁环隔离驱动电路和共原边延时驱动电路来满足驱动要求。最后在20 kΩ阻性负载上实现10 kV的高压方波脉冲输出。     

用于电缆局部放电检测的储能式交流激励型振荡波测试系统

针对电缆现场局部放电检测试验缺乏低噪声和便携测试系统的问题,提出了一种由电容器组储能供电的交流激励型电缆振荡波测试系统。该系统在传统调频式串联谐振电路的逆变电源输出端添加了两个双向高速固态开关,并使用电容器组为逆变电源供电,能够在被测电缆上产生试验所需的振荡波电压,具有免受开关噪声干扰的突出优点。此外,为避免使用发电机带来的脉冲干扰降低局部放电检测的灵敏度,该系统采用在测试阶段由电容器组对系统供电,在测试间隔期间由电源对电容器组充电的对策解决了系统对发电机的依赖问题。对该系统开展大容量电容测试以及10kV配电电缆应用测试,结果表明:该系统在电容器组供电条件下可将等效容值为1μF的电缆负载升压至峰值24kV,且局部放电检测噪声低于10mV;系统可满足10kV电力电缆现场离线局部放电检测试验的需求。     

居民区电动汽车有序充放电控制策略

针对目前居民区配电装置额定容量不能满足大量电动汽车充电需求的问题,提出了一种考虑充放电接入退出随机性的电动汽车有序充放电控制策略.该策略以峰谷分时电价为背景,使电动汽车在负荷高峰时段向电网馈电、在负荷低谷时段充电以实现削峰填谷,并在充放电起始和结束时刻进行一定的随机性处理,使得负荷曲线更加平滑,避免总负荷瞬时突变.最后通过时序仿真验证了有序充放电控制策略的有效性.     

一种改进的船载混合储能系统分布式协同控制策略

为提高双电型船舶直流推进系统的电能质量和稳定性，设计一种改进的由超级电容和蓄电池组成的船载混合储能系统分布式协同控制策略：蓄电池和超级电容分别用比例下垂和积分下垂控制，以实现高低频功率分配；每个蓄电池配备一个本地分布式补偿器，使多个并联蓄电池之间实现自主功率分配和荷电状态(SoC)均衡；同时，利用直流母线电压二次调节，实现直流母线电压的自主恢复，并且将其与积分下垂控制结合，实现超级电容的SoC快恢复；最终，建立了船载混合储能系统的通用数学模型，并利用该模型进行了动态分析，从理论上验证了该系统的蓄电池SoC动态均衡、超级电容SoC快速恢复、自主功率分配和直流母线电压自主恢复等多个功能的有效性。硬件在环实验结果和理论分析一致，有效证明了该系统的多功能特性。     

基于FPGA的太阳能充电系统的研究与设计

针对高压输电线路污秽监测系统中光伏供电系统的特殊要求,设计了适合于小功率太阳能电池快速为超级电容器充电的系统。本设计采用BUCK-BOOST电路作为充电电路的主拓扑结构,并采用新颖的MPPT跟踪方法,即加权变步长电压滞环扰动观察技术,由现场可编程门陈列实现控制。运用Matlab／Simulink对电路和控制策略进行仿真验证,并完成了充电系统的制作和测试。测试结果表明：该充电系统采用小功率太阳能电池,在正常天气条件下,均能够在较短时间内完成为2F和5F超级电容器组的充电工作。与课题组之前的研究成果相比,本设计有效缩短了充电时间,提高了太阳能的利用率。     

电动汽车混合储能变换控制系统的研究

为增加电动汽车续驶里程,提出了蓄电池与超级电容器相结合的混合储能模式,设计了能量变换控制系统,试验证明该能量变换控制系统能充分发挥蓄电池与超级电容器的优势,控制能量合理流动与功率有效分配,改善启动与加速性能,快速回收制动能量,延长电动车的续驶里程.     

电动车LLC谐振充电电源系统

研制了一种电动车LLC谐振充电电源系统.该系统以STM32为控制核心,采用数字化脉冲频率调制(PFM)控制,选取满足电动车铅酸蓄电池充电电源要求的LLC谐振主电路拓扑和4阶段+正负脉冲充电方案.试验结果表明:该电源系统能够全程实现LLC谐振主电路的软开关状态,LLC谐振主电路始终工作于原边MOSFET功率开关管零电压开通和副边整流二极管零电流关断软开关状态,提高了电源转换效率;结合电池充电曲线并使用4阶段+正负脉冲充电方式,可以减少过充电及析气极化现象,保护电池,提高充电速度.