摘要:针对离网微电网中因负载需求波动引起直流母线电压浪涌的问题,提出一种基于混合储能系统的自适应能量优化方法来维持直流母线电压的稳定。自适应能量优化方法包括三部分:均值滤波算法,提取需求负载中的波动功率;超级电容端电压控制,保持超级电容端电压接近参考值;电池组平衡控制,调节充放电使电池组荷电状态平衡。该方法在需求负载波动时,经低通滤波器提取波动功率后,电池组释放功率抵消低频波动负载,超级电容瞬时补偿高频波动功率,延长电池使用寿命并维持直流母线电压的稳定。验证了所提出的自适应能量优化方法的有效性,并确认该方法可以在离网微电网模拟和实验中维持离网微电网的稳定运行,延长蓄电池的循环寿命。
惯性质量,J 101 537 . 5 kg m 2 阻尼,B 100 N ms / rad 极对数,p 2 变速箱速比,N 24 . 12 叶片长度 + 轮毂,R m 13 . 5 m 转子电阻,R r 0 . 007 645 44 Ω 转子电感,L r 0 . 007 067 33 H 定子电阻,R s 0 . 009 585 76 Ω 定子电感,L s 0 . 000 252 35 H 定子电流。 d 轴,isdisd ≥ 0 A 定子频率,ω s ω s ≥ 0 rad / s 初始转子频率,ω r 0 2 rad / s 转子频率,ω r ω r ∈ [ 0 , 9 . 208 ] rad / s 直流母线电压,vv ∈ [ 437 , 483 ] V (460 V ± 5%) 直流母线电阻,R 1000 Ω 直流母线电容,C 0 . 1 F 连接电感,L 0 . 001 H 连接电阻,R 0 . 05 Ω 时间窗口 600 s 直流母线电压,vv ′′ ∈ [ − 20 , 20 ] V / s 2
本文旨在为独立混合光伏-电池系统提出一种基于平坦度控制方法的能量管理策略 (EMS)。所提出方法的目标是利用非线性平坦度理论开发一种高效的 EMS,以提供稳定的直流母线电压以及太阳能电池阵列与电池之间的最优功率共享过程。所建议的 EMS 负责平衡 PV 系统和电池的功率参考,同时保持直流母线电压稳定并在其参考值处运行。为了最大化 PV 的功率,使用了基于可变步长 (VSSP 和 P&O) 的扰动观察最大功率点跟踪 (MPPT) 方法和 DC/DC 升压转换器。此外,还开发了 DC/DC 双向转换器来控制电池的充电和放电过程。此外,通过在基于 MATLAB ® /Simulink 的仿真环境中对所提出的 EMS 策略进行验证,使其适应各种场景,包括不同程度的辐射和负载突然变化的场景。结果表明,所提出的 EMS 方法能够保持总线电压稳定,即使负载或太阳辐射发生变化。此外,通过最大限度地减少总线电压尖峰,EMS 技术还确保了出色的电能质量,从而有助于延长电池的使用寿命和提高电池的效率。最后,与各种负载条件下的传统负载跟踪 (LF) 策略相比,所提出的策略具有最小的总线电压过冲率和更高的跟踪效率。
由于能源生产地与消费地距离遥远,以特高压输电为骨干网络的大容量、长距离输电通道建设正在全面加速。以我国为例,风电、太阳能、水电、核电等重点开发地区多集中在西南、西北、东北和华北地区,而电力消费中心则主要集中在中部和东部地区。对于大容量长距离输电通道,一旦发生严重故障导致电网局部断线,可能导致整个电网大面积的功率重新分配。目前特高压直流母线电压高达±1100kV,一旦发生换相失败或直流闭锁,将增加系统频率和频率波动的风险。
2 电气工程系,库法大学工程学院,伊拉克 通讯作者*Ali Q. Almousawi 电气工程系,库法大学工程学院,伊拉克 电子邮件:ali.almousawi@uokufa.edu.iq 摘要 本文使用一种新的拓扑结构,设计和分析了孤岛微电网中带直流负载的 PV-BESS-SC 混合系统的控制策略。虽然采用电池储能系统 (BESS) 来保持直流母线电压稳定,但是它具有高能量密度和低功率密度。另一方面,超级电容器 (SC) 具有低能量密度但高功率密度。因此,将 BESS 和 SC 结合起来可以更有效地提高功率密度和高能量。整合多种能源更加复杂。为了整合 SC 和 BESS 并向负载提供持续电力,需要一种控制策略。本文将提出一种控制母线电压和能量管理的新方法。所提出的系统的主要优点是,在整个运行过程中,充电状态 (SOC)、BESS 电流以及 SC 电压和电流都保持在预定范围内。此外,SC 平衡快速变化的电涌,而 BESS 平衡缓慢变化的电涌。因此,它可以延长使用寿命并最大限度地减少 BESS 上的电流应变。为了跟踪最大功率点 (MPP) 或限制从 PV 面板到负载的功率,使用单向升压转换器。建议使用两个与升压转换器并联的降压转换器为混合 BESS-SC 充电。另外两个升压转换器用于管理 BESS-SC 存储的放电操作,以减少损耗。仿真结果表明,所提出的控制技术对于负载需求和 PV 发电的快速变化是有效的。此外,还将所提出的技术控制策略与传统控制策略进行了比较。关键词:孤岛微电网、混合系统、光伏阵列、自主控制。
摘要:本研究提出了一种适用于消费者住宅区的混合交流/直流微电网,该微电网采用可再生能源,以满足需求。目前,发电和消费经历了重大转变。其中一个趋势是将微电网整合到配电网中,其特点是可再生能源资源的高渗透率以及并联运行。可以采用传统的下垂控制来获得混合交流/直流微电网并联逆变器之间准确的稳态平均有功功率分配。假设具有相同下垂增益的相同逆变器会有相似的瞬态平均功率响应,并且单元之间不会有环流。然而,瞬时功率可能会受到不同线路阻抗的很大影响,从而导致逆变器之间流动的环流功率发生变化,尤其是在负载变化等意外干扰期间。如果该功率被逆变器吸收,则可能导致直流母线电压突然升高并使逆变器跳闸,进而导致整个混合微电网的性能下降。当混合发电机充当单向电源时,问题将进一步恶化。在这项研究工作中,我们提出了一种适用于混合微电网的新型分布式协调控制,该系统可应用于包括可变负载和混合能源的并网模式和孤岛模式。此外,为了选择最有效的控制器方案,设计了参与因子分析以约束直流母线电压并降低循环功率。此外,对于光伏电站和风力涡轮机,都使用了最大功率点跟踪 (MPPT) 技术,以便在环境条件存在差异时从混合电力系统中提取最大功率。最后,通过模拟结果确认了引入的混合微电网策略在不同模式下的可行性和有效性。
摘要:多个彼此靠近的微电网 (MG) 可以互连以构建集群,以提高可靠性和灵活性。本文对直流微电网集群控制策略的最新研究进行了全面的比较性回顾。研究了联网直流微电网的两个重要控制方面,即直流母线电压控制和微电网之间的功率流控制的不同方案。还讨论了直流微电网集群的架构配置。本文讨论了最近研究中各种控制策略的所有优点和局限性。此外,本文讨论了三种具有不同时间边界的共识协议,包括线性、有限和固定。根据所回顾研究的主要结果,提出了未来的研究建议。
摘要:为适应独立光伏与分布式储能系统直流微电网频繁充放电及提高充电精度,提出一种基于增强下垂控制的能量协调控制策略。通过优化多储能系统的输出优先级,提高直流微电网整体供电质量。当光伏、储能同时工作时,所提方法可动态调整光伏、储能工作状态及储能单元下垂系数以满足系统要求。在包含不同容量储能单元的直流微电网中,所提策略可保持母线电压稳定,提高储能荷电状态均衡速度与精度,避免储能单元因过充或放电而停机。利用MATLAB/Simulink对所提策略进行验证,仿真结果表明所提控制策略在平衡能量供需、减少储能单元充放电时间等方面的有效性。
本文介绍了一种独立直流微电网中与存储设备共享的能源管理方法。管理的目的是满足能源需求,同时保证生产/消耗平衡,并具有良好的直流母线电压调节和稳定性。该能源管理方法的另一个优点在于通过计算公共直流母线上的有效功率来考虑静态转换器中的损耗。所提出的控制策略利用非线性控制,结合模糊逻辑控制来从光伏和风能源中提取最大功率,同时使用滑模控制来控制存储功率转换器。公共直流母线功率流的控制使母线电压具有良好的稳定性,在期望值附近的偏差很小,从而限制了电池应力,因为低频电流分量被发送到电池,而高频功率分量被导向超级电容器。仿真结果证明了所提出的能源管理和控制策略的有效性。
摘要 —本文介绍了互连和阻尼分配无源性控制 (IDA-PBC) 原理在固态变压器 (SST) 的端口控制相量哈密顿 (PCPH) 模型中的应用(该模型由三个阶段组成,即交流/直流整流器、双有源桥式转换器和直流/交流逆变器)。使用动态相量概念为每个单独的阶段建立 SST 的 PCPH 模型。与其他 PBC 方法相比,IDA-PBC 提供了额外的自由度来求解偏微分方程。根据每个阶段控制器设计的目标,获得系统的期望平衡点。闭环系统性能实现恒定输出直流母线电压和单位输入功率因数的调节。整个系统的大信号仿真结果验证了为获得控制器而引入的简化,并验证了所提出的控制器。控制器的稳健性通过 20% 的负载扰动和 10% 的输入扰动得到证明。为了验证所提出的方法及其有效性,使用 Opal-RT 和 dSPACE 模拟器进行硬件在环仿真。