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.     

基于模型预测控制的分布式储能型风力发电场惯性控制策略

分布式储能型(DES)风力发电机组是解决规模化风力发电接入引起系统频率稳定问题的有效手段.提出一种基于模型预测控制(MPC)的分布式储能型风力发电场惯性控制方法,首先建立分布式储能型风力发电场的线性化预测模型,在此基础上结合MPC控制框架,设计考虑储能损耗成本和风机转子转速均衡变化的MPC惯性控制优化模型和策略,以实现惯量控制期间风力发电机组转子转速的均衡变化.仿真结果表明：所提控制策略可以有效协调分布式储能型风力发电机组中风力发电单元和储能系统单元的有功功率输出,降低储能系统的充放电损耗成本,并保证风力发电场内所有风机转速在惯性控制期间趋于平均,避免由于风机转速下降过度而导致风力发电机组退出调频的问题.分布式储能型风力发电场惯性控制策略有利于提高电网频率稳定性,对保障电网的安全运行具有重要意义.     

涡旋膨胀机研究进展及展望

随着“双碳”目标的提出,涡旋膨胀机作为回收低品位能量的机械装置备受关注。首先,对近年来涡旋膨胀机的理论研究成果进行了综述,主要包括型线理论、热动力学和计算流体力学(CFD)仿真。然后,对涡旋膨胀机在有机朗肯循环(ORC)中的应用进行了总结,梳理了涡旋膨胀机在跨临界CO₂制冷循环中的应用研究成果。最后,对涡旋膨胀机未来的研究方向进行了展望。结果表明：变壁厚涡旋膨胀机因其可以在不增加泄漏线长度的情况下增加内容积比,因此将成为未来型线优化的主要方向;CFD仿真已成为重要的研究工具;润滑油是影响涡旋膨胀机性能的关键因素,提高润滑油的黏度有利于提升效率,而过量的润滑油则会使其性能下降;工作压力是影响涡旋膨胀机性能的最主要的因素,过膨胀、欠膨胀以及泄漏现象都会使其性能下降。此外,涡旋膨胀-压缩一体机集成了膨胀机和压缩机两个功能单元于一个机壳中,显著简化了系统结构并提高了能量回收效率,是提升新能源车用CO₂热泵空调系统性能的有效途径。基于当前的研究成果和行业需求,提出涡旋膨胀机未来应继续深入研究和优化型线设计、减少泄漏、优化工作压力等,以满足日益增长的能量...     

涡旋膨胀机改造及试验性能研究

针对涡旋膨胀机普遍存在输出功率和气动转化效率相对较低的问题,提出了基于涡旋体型线修正和进口面积调整的2种涡旋膨胀机结构改造方法。以具有圆弧加直线型线结构的涡旋压缩机为例,采用圆渐开线加过渡直线的组合型线修正方法,结合进口面积调整原则完成了涡旋膨胀机改造。试验结果表明:改造后样机全效率最高可达53%,输出功率随供气压力升高而增大,其中550kPa供气压力时输出功率可达780W;相同工况下,进口面积增大30%,输出功率增幅可达100W,全效率提高10%。该结果验证了涡旋膨胀机结构改造方法的有效性,为涡旋膨胀机结构设计和实用化奠定了理论和实践基础。     

用于发动机余热回收的往复活塞式膨胀机热力学分析

膨胀机是朗肯循环的核心做功部件,相对于涡轮膨胀机,往复活塞式膨胀机更适合于回收发动机废气余热,研究活塞式膨胀机的热力过程对于优化朗肯循环的效率有重要的参考价值.为此,建立了往复活塞式膨胀机的热力过程计算模型,并计算分析了主要技术参数对膨胀机的性能影响规律.结果表明,进气压力和转速增大以及进气门关闭时刻的推迟都会导致往复...     

新型压缩空气储能风电系统膨胀助力控制

针对风能波动性和间歇性问题,提出了新型机械耦合式压缩空气储能风电系统.建立了风电系统膨胀助力模式混杂动态模型.提出了涡旋机柔性切入、切入后动态协调以及膨胀助力优化控制等三级膨胀助力控制策略,采用输入输出反馈线性化以及前馈控制等方法完成控制器设计.基于1,kW风电系统试验平台验证了控制策略的有效性,提高了模式切换过渡过程和风能捕获的动态速度,有效降低了压缩气体的消耗,涡旋机全效率提升至46.7%.     

含蓄电池的孤立微电网系统运行优化研究

针对微电网系统在孤立运行方式下的优化问题,提出了一种含蓄电池的微电网多目标运行优化方法.求解方法分为2步:储能单元运行方式的确定及可控型微电源的优化调度.微电网储能单元的运行方式根据当前调度时刻的负荷需求、可再生能源发电期望、储能单元的荷电状态等因素,采用功率差控制策略对储能单元进行管理.可控型微电源的出力分配,在考虑系统功率平衡、微电源出力限值和爬坡约束等条件下,以经济成本和环境成本为目标,利用改进的遗传算法进行求解.该方法不仅发挥了蓄电池削峰填谷的作用,提高了储能单元的经济价值,而且实现了孤立微电网的经济、环保优化运行.以典型微电网系统的日优化调度为算例,验证了所提方法的可行性和有效性.     

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。     

直流微电网能量管理控制系统的研究

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的小型直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网运行,设计系统4种工作模式,研究该小型微电网的能量管理控制系统.提出分层的控制策略,上层控制和下层控制,上层控制主要完成4种工作模式之间的切换,下层控制为各部分具体的控制策略,其包括了DC-AC整流/逆变控制算法、光伏MPPT升压DC-DC控制算法、蓄电池充放电控制算法.系统以STM32+FPGA控制板作为控制核心,实现了单位功率因数PWM整流、并网逆变发电、输入侧的MPPT最大功率跟踪、离网运行模式下的母线稳压功能以及系统数据在显示终端上的处理和实时刷新显示等功能.通过PSIM仿真和实验验证了上述控制策略的正确性.     

基于源-荷-储的直流微电网系统协调控制

针对孤岛下独立运行的直流微电网,为了更好的维持系统功率的供需平衡,快速平抑母线电压的波动。利用超级电容和蓄电池的互补特性设计混合储能系统,在下垂控制的基础上,通过增加二次补偿装置抑制负荷功率波动,从而实现直流微电网的精准控制,将系统划分成多个模式运行,通过利用所提的控制策略对各个模块进行联动控制,实现系统平滑的在多个运行模式下切换。完成直流微电网的源-荷-储协调优化控制。最后对其在MATLAB/Simulink上进行仿真实验,验证控制策略的有效性和可行性。     

基于太阳能的双电源供电与自动切换系统

采用2组磷酸铁锂电池为储能装置,以MSP430F2274超低功耗单片机为控制器,设计了一种基于太阳能电池板充电并可在双电池组间自动切换的供电系统,实现了在户外为供电范围为1.8～11V的小型仪器及仪表设备的不间断连续供电.论述了系统的工作原理,给出了系统在电压检测、充放电均衡及自动切换等环节的详细设计方案.实际使用结果表明,此系统可以长时间在户外稳定工作,并具有最大2.5A的电流输出能力,且其体积小,寿命长,无污染,使用灵活方便.     

基于ARM的高效率数控DC/DC变换器设计

设计的DC/DC变换器采用Boost拓扑电路,对变换器中Boost拓扑电路的主要元件参数进行了计算和选择.变换器具有完善的控制和保护功能,可应用于需提升或稳定电池电压的电池供电系统.变换器以PwM电压调整芯片LM2576ADJ作为控制核心,结合ARM7_LPC2132微控制器实现数字化高精度控制,具有输出电压可预置,输出电压电流可同时显示,过流保护等功能,且系统具有效率高,电压调整率和负载调整率均较小,输出纹波电压低等特性.     

基于前馈解耦的多电平静止无功发生器控制

传统无功补偿装置存在损耗大、输出电压低等缺点,难以满足现代电力系统电网电压等级和容量要求,通过建立系统的数学模型,设计了级联H桥多电平静止无功发生器.针对系统强耦合性的特点,内环采用基于前馈解耦的PI控制,外环应用PI控制.仿真结果表明:所提出的控制策略具有动态响应速度快、稳态精度高、补偿效果好等优点.     

一种新型的不间断电源设计

在现代冶金、医药等行业中,供电不稳定或突然断电会造成严重的损失。为了克服各种供电不稳定因素,设计了一种新型的不间断电源。当供电不稳定的时候,能通过后备电池继续稳地的提供电能,避免负载系统遭受欠压、浪涌、过载等危害。系统采用飞思卡尔微功耗单片机KL26作为主控制芯片,DC-DC转换器采用Buck/Boost拓扑结构,通过微处理器自带的A-D转换器采集系统的电压电流信号,然后对转换电路进行PID控制。设计实现了对后备电池可调恒流充电、对负载恒压放电和充放电自动转换等功能。系统还能对输入电压、输出电压和输出电流进行实时监控并显示。     

静止坐标系下铁路功率调节器电流谐振控制

针对传统的两相dq旋转坐标系下比例积分（PI）控制策略控制器结构复杂、动态性能不佳、抗供电臂电压跌落能力较弱的问题,设计了基于V/v牵引变压器的铁路功率调节器准比例谐振（QPR）控制器.从系统结构复杂度、系统动态性能和抗供电臂电压跌落3个方面对比铁路功率调节器的PI和QPR控制策略.与传统PI控制策略相比,QPR控制策略避免了多重低通滤波处理,无需繁琐的旋转坐标变换,不存在受电路参数影响的耦合项和前馈补偿项,简化了控制器的设计,提高了系统的鲁棒性和动态性,而且抗供电臂电压跌落能力更好.仿真实验验证了QPR控制策略的正确性和有效性,具有较好的工程应用和推广价值.     

基于树莓派的房车电池管理系统研制

为解决目前房车使用中存在的电池、 用电器的管理问题, 设计了一种以 Raspberry Pi 3B+为主控制器的房车电源管理系统, 该系统包括车载蓄电池监测模块和用电器监测模块。 电池监测模块利用电池专用监测芯片DS2438, 对电池组温度、 电压等车载蓄电池信息进行检测并统一管理, 完成单体蓄电池状态显示和故障报警提示; 用电器监测模块利用 RN8209 芯片检测房车用电器的电功率并及时通过主控制器对电器进行智能化管理。通过测试表明, 系统能准确测定电池和用电器的相关信息, 具有一定的实用性。 同时针对传统的充放电状态(SOC: State Of Charge)预测困难的问题, 提出了一种修正安时积分法,充分考虑了电池在实际使用中存在容量差的问题, 经 Matlab 仿真结果表明该方法有较高的估算精度, 可用于 SOC 估算策略。     

一种双环控制的恒压大电流弧焊逆变电源

针对传统CO2 焊接电源的单环控制、动态特性不好、工作不可靠等缺点 ,介绍了一种采用全桥逆变电路作为主电路 ,分别以电压反馈和变压器原边电流反馈作为外环、内环双环控制的恒压大电流弧焊逆变电源装置 ,阐明了它的工作原理 ,分析了这种基于PI调节的、以PWM控制器UC3846为核心的控制系统。实验证明 ,该逆变电源装置具有快速性和稳定性好、可靠性高和功率较大的优点。     

基于Matlab的凝结水回收装置压力模糊控制器设计

在供热系统冷凝水回收装置中,集水器压力控制是整个回收系统的关键。采用模糊控制思路,借助Matlab/Simulink仿真技术,设计集水器内部压力模糊控制器。利用对集水器内部的压力的模糊控制,控制排汽电动阀门的开启度,使集水器内部压力稳定在某范围,有效控制集水器内部压力,从而控制集水器内部水蒸汽含量,防止水泵汽蚀,使装置在多路公网,恒压、衡液位、高温情况下全自动、安全可靠运行。     

电动汽车驱动用永磁同步电机数字控制系统

为提高电动汽车的动力性和行驶里程,提出了车用永磁同步电动机数字化控制策略。该策略采用具有参数自调整功能的模糊P1速度控制器来提高系统的动力性和鲁棒性,采用基于空间电压矢量脉宽调制方法设计电流控制器来提高车载电源电压利用率,从而提高电动汽车的行驶里程。基于该策略开发的车用永磁同步电动机数字化控制系统实验结果证明了该策略的有效性。     

基于移相控制的软开关臭氧电源

研究了一种基于直流母线开关和谐振电容实现所有开关器件软开关的新型高效臭氧发生电源,分析了电路半周期的6个工作模态,得到了软开关实现的时序控制条件.采用IGBT模块作为电源开关,使用TMS320F28335作为控制器,设计了一台160g/h规格的臭氧发生器样机.该样机中,通过PSPWM移相调功实现臭氧产量调节,采用臭氧发生管端电压的PI闭环控制和软件锁相负载频率自动跟踪技术保障负载工作在准谐振状态.电源长期运行稳定可靠,运行测试波形与理论分析及仿真相当吻合,具有较大的实用价值.