检索结果-南通市图书馆

一种改进的船载混合储能系统分布式协同控制策略

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大连海事大学学报 2023年第1期49卷 93-102页

作者：张宇庄绪州曾宇基张勤进胡志勇大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

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... 详细信息

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。

关键词：船载混合储能系统蓄电池SoC均衡超级电容SoC快恢复自主功率分配母线电压自主恢复

船舶直流综合电网储能双向DC-DC变换器研究

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船舶直流综合电网储能双向DC-DC变换器研究

作者：庄绪州大连海事大学

学位级别：硕士

船舶直流综合电网以其优良的节能和工作性能,在工程船舶领域受到越来越广泛的关注。双向DC-DC变换器在直流综合电网中肩负着直流电压的匹配、蓄电池充放电管理以及电网能量调节等功能,因此储能双向DC-DC变换器的研究有着重要意义。本文... 详细信息

船舶直流综合电网以其优良的节能和工作性能,在工程船舶领域受到越来越广泛的关注。双向DC-DC变换器在直流综合电网中肩负着直流电压的匹配、蓄电池充放电管理以及电网能量调节等功能,因此储能双向DC-DC变换器的研究有着重要意义。本文针对船舶直流综合电网储能双向DC-DC变换器的建模、控制及软硬件设计展开了如下研究。论文首先简述了储能双向DC-DC变换器的研究背景及意义,介绍了船舶直流综合电网和DC-DC变换器的研究现状,阐述了目前DC-DC变换器建模存在的问题。在此基础上,考虑到变换器元器件寄生参数的影响,建立了双向DC-DC变换器的非理想模型,通过模型分析了双向DC-DC变换器高频抗干扰能力差的原因。其次,针对高频干扰问题,设计一种宽带输出滤波器,有效地衰减了高频噪声,并将四阶非理想模型修正为两阶模型。通过频率响应法设计了双向DC-DC变换器在降压、升压两种模式下的电压和电流控制器,提高系统动态性能,同时论证了系统的稳定性。接着,对储能双向DC-DC变换器控制系统的软硬件进行了一定的研究。按模块设计了各个电路的结构和功能,包括IGBT驱动电路、电压电流采样电路、控制电路、保护电路和辅助电源。在keil-MDK编译环境下完成了程序的编写,设计了系统程序的结构和流程。最后,完成了一台10kW储能双向DC-DC变换器装置,并进行了实验测试和结果分析。实验结果显示,储能双向DC-DC变换器运行稳定可靠,输出电压纹波小,抗干扰能力强,动态响应迅速,与理论分析相符,验证了本文所提非理想模型的有效性及设计方案的可行性。

关键词：船舶直流综合电网储能 DC-DC变换器寄生参数非理想模型

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直流微电网多源并联自主均流控制策略

电网技术 2020年第3期44卷 887-896页

作者：张勤进庄绪州刘彦呈王川大连海事大学轮机工程学院辽宁省大连市116026

实现微源间负荷电流的精确分配及母线电压的无差调节是直流微电网重要的控制目标,但由于线路阻抗及低速通信的存在,传统下垂控制很难同时满足均流及稳定性的要求。提出一种基于低频低幅值交流信号注入的多源并联自主均流控制策略,在各... 详细信息

实现微源间负荷电流的精确分配及母线电压的无差调节是直流微电网重要的控制目标,但由于线路阻抗及低速通信的存在,传统下垂控制很难同时满足均流及稳定性的要求。提出一种基于低频低幅值交流信号注入的多源并联自主均流控制策略,在各变流器直流输出上注入交流小信号,并使其频率与输出直流电流产生频率–电流下垂特性,利用产生的无功功率环流调节各变流器输出直流电压,进而在反馈机制下,实现多变流器间的并联控制及负荷电流的精确分配;在此基础上,利用限幅及负阻抗环节,提出一种改进的母线电压补偿方法,进一步降低了由于线路阻抗造成的电压跌落,该方法无需互联通信线,无需改变硬件结构,易于实现;最后利用小信号建模,分析了控制策略的稳定性和动态性能。仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：直流微电网均流控制注入交流电压母线电压调节虚拟负阻抗

船舶全电力推进系统恒功率负载有源阻尼控制策略

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电工技术学报 2020年第S1期35卷 101-109页

作者：庄绪州张勤进刘彦呈郭洪智张博大连海事大学轮机工程学院

为解决船舶全电力推进系统中恒功率负载引起LC滤波器谐振的问题,提出一种基于输入电压前馈的Buck变换器有源阻尼控制策略。首先利用小信号模型分析恒功率负载的负阻抗特性及其导致LC滤波器谐振的机理,详细推导恒功率负载与LC滤波器级联... 详细信息

为解决船舶全电力推进系统中恒功率负载引起LC滤波器谐振的问题,提出一种基于输入电压前馈的Buck变换器有源阻尼控制策略。首先利用小信号模型分析恒功率负载的负阻抗特性及其导致LC滤波器谐振的机理,详细推导恒功率负载与LC滤波器级联的稳定约束条件;进而在电流内环引入基于二阶低通滤波器的输入电压前馈环节,使之产生阻尼电流,用于抵消负阻抗特性对LC谐振的影响;详细分析有源阻尼控制的实现形式,并给出阻尼参数的设计方法;最后,通过伯德图和奈奎斯特图对系统稳定性进行论证。实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

关键词：有源阻尼恒功率负载负阻抗特性 LC 滤波器谐振全电力推进系统

基于线路阻抗补偿的直流微源并联均流控制策略

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电网技术 2021年第5期45卷 1912-1920页

作者：张勤进庄绪州刘彦呈郭昊昊王川大连海事大学轮机工程学院辽宁省大连市116026

针对直流微电网内微源变流器间的自主均流控制及母线电压的二次跌落问题,提出一种基于线路阻抗补偿的多源均流控制策略,利用改进频率注入法的反馈机制使各变流器总等效下垂系数相等且为最小线路阻抗值,进而获得各变流器线路阻抗的补偿信... 详细信息

针对直流微电网内微源变流器间的自主均流控制及母线电压的二次跌落问题,提出一种基于线路阻抗补偿的多源均流控制策略,利用改进频率注入法的反馈机制使各变流器总等效下垂系数相等且为最小线路阻抗值,进而获得各变流器线路阻抗的补偿信息;再将主动频率注入法切换至传统下垂控制,利用所得线路阻抗补偿值刷新各变流器下垂系数,从而满足功率精确分配的要求。该方法仅利用变流器本地信息,在保证负荷功率分配精度的同时,有效改善了由频率注入法带来的电能质量问题,同时避免了传统下垂控制造成的母线电压二次跌落问题。利用小信号建模分析了系统的稳定性,同时为验证该策略的控制效果,搭建了相应的直流微电网仿真模型和HIL StarSim实验平台,结果表明所提策略能够有效完成母线电压稳定和负荷功率精确分配的控制目标。

关键词：直流微电网频率注入下垂控制切换控制线路阻抗补偿

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基于虚拟频率的直流微电网下垂控制策略

电工技术学报 2021年第8期36卷 1693-1702页

作者：刘彦呈庄绪州张勤进朱鹏莅郭昊昊大连海事大学轮机工程学院大连116026

在直流微电网的传统下垂控制中,电路参数及线路阻抗的不一致造成DC-DC变换器下垂特性均存在差异,降低了变换器的均流精度。下垂控制还会造成一定程度的直流母线电压跌落。为了提高直流微电网的控制性能,模拟交流微电网的频率下垂控制机... 详细信息

在直流微电网的传统下垂控制中,电路参数及线路阻抗的不一致造成DC-DC变换器下垂特性均存在差异,降低了变换器的均流精度。下垂控制还会造成一定程度的直流母线电压跌落。为了提高直流微电网的控制性能,模拟交流微电网的频率下垂控制机理,提出一种基于虚拟频率的多DC-DC变换器下垂控制方法。在控制器中构造了频率与输出电流成比例的虚拟交流量,利用低带宽通信共享各变换器的虚拟频率并求出平均值。该平均频率及虚拟交流量进一步用于产生虚拟无功功率以调整变换器的电压设定点,协调各变换器输出电流的大小。在不造成母线电压跌落的前提下,提高了多变换器间的负载电流分配精度。利用小信号模型分析虚拟频率下垂控制的闭环稳定性。最后,通过仿真和基于Starsim和dSPACE快速原型样机的实验,验证了该方法的有效性。

关键词：直流微电网虚拟频率下垂控制并联均流 DC-DC变换器

基于低频电流注入的船舶直流微电网线路阻抗检测

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电力系统保护与控制 2020年第8期48卷 134-140页

作者：张勤进张博刘彦呈庄绪州刘洪亮刘强大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 上海船舶研究设计院上海201203

下垂控制是船舶直流微电网中一种实现系统能量分配的有效方法。在传统下垂控制中,系统内各微源之间线路阻抗不一致,导致各分布式微源承担的功率也不一致,严重时微源直流变换器甚至出现过载故障。为了解决船舶直流微电网中由线路阻抗引... 详细信息

下垂控制是船舶直流微电网中一种实现系统能量分配的有效方法。在传统下垂控制中,系统内各微源之间线路阻抗不一致,导致各分布式微源承担的功率也不一致,严重时微源直流变换器甚至出现过载故障。为了解决船舶直流微电网中由线路阻抗引起的负载均流精度问题,提出利用低频注入来检测线路阻抗的方法。通过在电感电流上注入低频交流信号,检测注入后的变换器电压、电流信息,利用傅里叶变换求得线路阻抗值,进一步补偿下垂系数。该方法可以提高微电网系统直流母线电压质量,改善直流变换器并联均流时的负载均分效果,对系统稳定运行影响小。最后仿真结果验证了该方法的有效性。

关键词：直流微电网负载均分线路阻抗检测低频注入

基于负阻抗特性补偿的船舶DC/DC变换器控制策略

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电力系统及其自动化学报 2019年第5期31卷 27-32页

作者：庄绪州张勤进刘彦呈大连海事大学轮机工程学院

在船舶直流综合电网中,针对恒功率负载与LC滤波器相连带来的不稳定问题,提出基于负阻抗特性补偿的控制方法。通过引入输入电压前馈,重新设计DC/DC变换器的前馈补偿器,构造出变换器等效的纯阻性输入阻抗,使得DC/DC变换器与LC滤波器的阻... 详细信息

在船舶直流综合电网中,针对恒功率负载与LC滤波器相连带来的不稳定问题,提出基于负阻抗特性补偿的控制方法。通过引入输入电压前馈,重新设计DC/DC变换器的前馈补偿器,构造出变换器等效的纯阻性输入阻抗,使得DC/DC变换器与LC滤波器的阻抗满足Middlebrook阻抗比判据。在详细阐述了补偿器设计原则的同时,分析了补偿器设计对音频衰减率的影响,消除了DC/DC变换器与LC滤波器之间的不稳定因素,从而提高系统稳定裕度,并使得LC滤波器的体积更小经济性更高。最后,通过奈奎斯特图对系统稳定性进行了论证,同时实验验证了上述控制策略的有效性。

关键词： DC/DC变换器恒功率负载负阻抗特性 LC滤波器电流连续模式

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船舶直流微电网非线性积分均流控制

电机与控制学报 2021年第5期25卷 88-99页

作者：庄绪州刘彦呈张勤进陈再发郑祥鲁大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

针对船舶储能系统中DC-DC变换器的参数和线路阻抗不一致引起的均流问题,提出一种基于虚构交流电压信号的非线性积分均流控制方法。借鉴交流微电网中逆变器的下垂控制机理,虚构频率与变换器输出电流呈现下垂特性的交流电压,使得DC-DC变... 详细信息

针对船舶储能系统中DC-DC变换器的参数和线路阻抗不一致引起的均流问题,提出一种基于虚构交流电压信号的非线性积分均流控制方法。借鉴交流微电网中逆变器的下垂控制机理,虚构频率与变换器输出电流呈现下垂特性的交流电压,使得DC-DC变换器也可以通过频率来协调变换器间的负载分配。在非线性积分Sin(∫)作用下促使变换器的虚拟频率均保持一致,从而保证了DC-DC变换器的均流精度。在此基础上,利用虚拟负阻抗进一步减小了线路电阻引起的直流母线电压偏差。利用根轨迹分析了非线性积分均流控制的稳定性,并对系统中出现的右半平面极点进行了校正。基于Simulink的仿真和基于Dspace的半实物实验结果表明,非线性积分均流控制方法提高了电流稳态分配精度、母线电压恢复能力和系统可靠性。

关键词：直流微电网均流控制虚拟交流电压非线性积分虚拟负阻抗容错