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独立运行直流微电网混合储能系统功率分配控制策略研究

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电网与清洁能源 2023年第4期39卷 129-136页

作者：崔俊昊田桂珍刘广忱郭子豪内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010080 内蒙古电能变换传输与控制重点实验室内蒙古呼和浩特010080

研究了独立运行光储直流微电网中混合储能系统的功率分配控制策略。为了将混合储能系统需要响应的净功率按其波动频率合理地分配给锂电池和超级电容,设计了基于电感电流的改进虚拟RC下垂控制策略,并对其工作原理进行分析。针对虚拟RC下... 详细信息

研究了独立运行光储直流微电网中混合储能系统的功率分配控制策略。为了将混合储能系统需要响应的净功率按其波动频率合理地分配给锂电池和超级电容,设计了基于电感电流的改进虚拟RC下垂控制策略,并对其工作原理进行分析。针对虚拟RC下垂控制存在母线电压偏差的问题,研究了基于模糊下垂系数算法的虚拟RC下垂控制策略,分析了该控制策略同时实现母线电压及超级电容SOC自恢复的控制机理。最后搭建了基于RTDS与DSP的硬件在环实验平台,对上述控制策略进行了硬件在环实验验证。实验结果表明,模糊虚拟RC下垂控制能够根据既定的模糊规则对下垂系数进行实时调整,其响应速度较快,但是仍然存在一定的电压偏差。

关键词：直流微电网混合储能系统功率分配控制母线电压恢复模糊控制

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基于功率分配控制的多路输出反激变换器

电子器件 2017年第2期40卷 471-475页

作者：程红丽吴军营郭媛媛西安科技大学通信与信息工程学院西安710054 新疆特变电工自控设备有限公司新疆昌吉831000

为了改善多路输出反激变换器交叉调整率,提出了一种基于功率分配的控制策略。利用ARM实时采样各路输出端的实时负载,结合各路期望输出电压计算期望输出功率的总和,进一步计算高频变压器初级所需的实时输入功率,获得主开关和次级整流开... 详细信息

为了改善多路输出反激变换器交叉调整率,提出了一种基于功率分配的控制策略。利用ARM实时采样各路输出端的实时负载,结合各路期望输出电压计算期望输出功率的总和,进一步计算高频变压器初级所需的实时输入功率,获得主开关和次级整流开关的导通比,使得每一路的输出获得期望的功率和稳定的输出电压。实验结果表明,利用基于功率分配的控制策略所设计的双路输出反激变换器获得了小于1.6%的交叉调整率和小于2.2%的负载调整率以及小于0.7%的输入电压调整率。所设计的变换器不仅有效解决了交叉调整率的问题而且具有较好的负载调整率和输入电压调整率。

关键词：功率分配控制交叉调整率反激变换器实时负载多路输出

独立微电网下频率和电压的二次调节及功率分配控制方法

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独立微电网下频率和电压的二次调节及功率分配控制方法

作者：马俊杰华北电力大学

学位级别：硕士

构建以新能源为主体的新型电力系统是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要手段,在“双碳”目标下我国的新能源发电势将会得到迅速地发展。光伏、风力发电等分布式的新能源发电通常以微电网的形式并入大电网系统中,这样不仅方便分布式... 详细信息

构建以新能源为主体的新型电力系统是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要手段,在“双碳”目标下我国的新能源发电势将会得到迅速地发展。光伏、风力发电等分布式的新能源发电通常以微电网的形式并入大电网系统中,这样不仅方便分布式新能源发电电源的输出,还能保障整个电力系统的安全可靠运行。分布式新能源发电组成的微电网有并网和独立两种运行方式,微电网在并网运行状态下频率、电压由大电网决定,而在独立运行时系统中负荷投切的扰动而致使系统中的频率、电压偏离额定值。为了保证微电网独立运行时依然能够提供优质的电能,本文基于虚拟同步机控制方法,研究独立运行微电网下频率、电压的二次调节和功率分配控制方法,主要从以下三个方面进行研究:(1)本文首先研究了独立运行下逆变器的控制方法,分析了三相LCL逆变器在旋转dq坐标系下的数学模型;采用电压外环和电流内环的控制方式,实现了d轴和q轴的解耦控制;然后研究下垂控制和虚拟同步机控制两种对等运行控制策略,对两种策略分别进行建模;在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了仿真模型,对比分析了下垂控制和虚拟同步机控制两种对等运行控制方法,可以发现虚拟同步机控制由于加入了虚拟转动惯量和阻尼系数,相比于下垂控制策略对于暂态变化相对缓慢,有利于系统的稳定性。(2)由于处于独立微电网运行下采用虚拟同步机控制策略在大容量负载投切时频率、电压与额定值会产生偏差,本文分析了在独立运行下虚拟同步机控制策略的有功功率-频率、无功功率-电压的特性,描述了在独立微电网运行下频率、电压产生偏差的原因;在此基础上,提出了一种基于虚拟同步机控制的频率、电压恢复二次调节方法,可以实现在微电网独立运行下,消除由虚拟同步机控制一次调节作用引起的频率、电压与额定值的偏差;在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了单母线结构和网状结构两种独立运行的微电网仿真模型,验证了所提的频率、电压二次调节方法的有效性。(3)分析了多个逆变器并联的微电网系统中逆变器的功率与线路阻抗之间的关系,并在前文研究的频率、电压二次调节的基础上,提出一种功率分配控制策略,实现有功功率和无功功率的分配控制,减轻线路阻抗对功率分配的影响。在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了两台虚拟同步机并联单母线结构和四台虚拟同步机网状结构的独立运行下微电网系统,仿真结果证明了本章所提的功率分配控制方法的有效性。(4)最后,对本文进行了总结并分析了未来研究的方向。本文提出的二次调频和功率均分策略有效地缓解了在独立微电网环境下虚拟同步机对大负载投切或其他大幅度扰动导致系统稳定性下降的问题。提升了以新能源为主体构建的新型电力系统的稳定性,对孤岛微电网系统的电压幅值、频率和功率都起到一定改善作用。

关键词：逆变器孤岛微电网系统虚拟同步机控制电压、频率二次调节功率分配控制

微网逆变电源的功率分配控制和同步运行特性研究

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微网逆变电源的功率分配控制和同步运行特性研究

作者：张也华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

微网作为分布式电源接入配电网的有效方式得到越来越多的研究,微网中的分布式电源大多经过逆变器并网,所以逆变电源控制策略的研究显得尤为重要。本文就逆变电源的多机并联功率分配控制、单机输出功率解耦控制以及采用不同功率控制策略... 详细信息

微网作为分布式电源接入配电网的有效方式得到越来越多的研究,微网中的分布式电源大多经过逆变器并网,所以逆变电源控制策略的研究显得尤为重要。本文就逆变电源的多机并联功率分配控制、单机输出功率解耦控制以及采用不同功率控制策略时的同步运行特性进行研究。第2章给出单机逆变器及其控制的整体框图,指出其控制分为内环的电压跟踪器和外环的功率控制器两大部分;介绍逆变器数学模型,电压跟踪器采用不同坐标系、不同控制结构、不同控制器类型时的各种控制策略;最后就闭环控制时逆变器等效输出阻抗可以灵活设计的特性进行了分析。3-5章主要就功率控制器在实现不同控制目标时的具体控制进行研究。第3章研究多逆变器并联时为实现功率精确分配和环流抑制所需要的功率控制器,在分析传统下垂控制局限性的基础上提出改进的下垂控制;为实现逆变器输出有功和无功的独立控制,不受线路阻抗的影响,达到更好的功率控制效果,第4章运用相对增益法对逆变器输出有功无功的耦合特性进行理论分析并提出一种新的解耦控制方法;第5章研究采用不同有功通道控制策略时逆变器的同步调节特性,并对下垂控制和虚拟同步发电机控制在同步调节过程的特性进行比较。每一章最后都设计了相应的仿真算例,通过PSCAD/EMTDC仿真验证所提出的控制策略的正确性和有效性。

关键词：微网逆变电源功率分配控制有功无功解耦控制相对增益法同步特性

电-电复合电源与功率分配控制的建模仿真研究

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电力机车与城轨车辆 2012年第5期35卷 39-42,47页

作者：蓝正升邹焕青南车株洲电力机车有限公司技术中心湖南株洲412001

文章介绍了由超级电容器和蓄电池组成的复合电源特点和应用于电力驱动上的优势,比较分析了复合电源几种电路的优缺点,并对合适的复合电源及功率分配控制进行建模仿真研究。利用该模型可以较好地检查复合电源参数设计的合理性,为电力蓄... 详细信息

文章介绍了由超级电容器和蓄电池组成的复合电源特点和应用于电力驱动上的优势,比较分析了复合电源几种电路的优缺点,并对合适的复合电源及功率分配控制进行建模仿真研究。利用该模型可以较好地检查复合电源参数设计的合理性,为电力蓄电池工程车的复合电源应用设计提供参考。

关键词：复合电源超级电容器蓄电池功率分配控制

基于差分进化算法的混合电源功率分配多目标优化

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西北工业大学学报 2022年第4期40卷 918-925页

作者：张国飞李志成任桂周李玉瑶齐义忠司圆全烟台大学机电汽车工程学院山东烟台264005

混合电源需实现卓越的功率分配控制以提升车辆性能,而优化算法可根据车辆需求自动地寻求既定目标的最优解,以实现混合电源的最佳功率分配。功耗是评价功率分配控制的核心指标,蓄电池的电流变化率是影响其功耗和寿命的重要因素。以全主... 详细信息

混合电源需实现卓越的功率分配控制以提升车辆性能,而优化算法可根据车辆需求自动地寻求既定目标的最优解,以实现混合电源的最佳功率分配。功耗是评价功率分配控制的核心指标,蓄电池的电流变化率是影响其功耗和寿命的重要因素。以全主动配置的混合电源拓扑结构为应用对象,引入一种新颖的具有收敛速度快且全局搜索能力强的差分进化算法以实现多优化目标的实时功率分配控制;充分考虑功耗和蓄电池的电流变化率2个重要参数,建立了混合电源的功耗模型,给出了混合电源的功耗、蓄电池输出电流与蓄电池电流变化率之间的函数关系;以混合电源的功耗最小以及蓄电池输出电流变化率最小为优化目标,赋予2个优化目标权重系数,以寻求2个优化目标之间的影响关系。仿真实例结果验证了所设计方案的有效性和可靠性。研究结果为电动汽车混合电源功率分配控制及优化提供参考。

关键词：混合电源功率分配控制差分进化算法功耗最小蓄电池电流变化率最小

储能系统双极性直流母线功率均衡控制及负荷分配控制

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储能系统双极性直流母线功率均衡控制及负荷分配控制

作者：梁梦娜燕山大学

学位级别：硕士

全球性的能源危机与环境污染问题促进了分布式发电以及微电网的迅猛发展。然而基于可再生能源的分布式发电具有间歇性、随机性等缺点,由此造成的功率波动将威胁微电网的稳定运行。储能系统作为微电网中必不可少的组成部分,起着平抑能量... 详细信息

全球性的能源危机与环境污染问题促进了分布式发电以及微电网的迅猛发展。然而基于可再生能源的分布式发电具有间歇性、随机性等缺点,由此造成的功率波动将威胁微电网的稳定运行。储能系统作为微电网中必不可少的组成部分,起着平抑能量波动,解决电能供需不平衡的作用。本文将针对分布式储能系统双极性直流母线功率均衡控制以及储能模块间的功率分配控制展开研究。考虑双极性直流母线的三线制结构,本文选用输入输出不共地式三电平双向DC/DC变换器作为储能单元与直流母线相连的接口电路。详细分析了该变换器在各模式下的工作过程以及分压电容均压原理。在此基础上采用开关网络法建立了变换器的数学模型。为了实现储能系统双极性直流母线功率均衡,研究了三电平双向DC/DC变换器控制策略。利用三频段法对控制环路中的各调节器进行了设计,并对均压环路的调节能力做出了具体说明。鉴于分布式储能系统中各储能模块荷电状态(state of charge,SOC)不一定相等,为实现储能系统的高效利用以及安全运行,本文研究了并联储能模块间的功率分配控制策略。在传统下垂控制以及两象限SOC下垂控制的基础上,提出了无互联通信的改进SOC下垂控制。通过构建下垂系数与储能模块SOC之间新的函数关系,实现了各储能模块在充放电过程中可以根据自身荷电状态实时调整输出或吸收功率的大小,由此实现了并联储能模块间负荷功率的合理分配。在理论研究和仿真分析的基础上,搭建了由两台储能模块并联构成的分布式储能系统实平台,并通过实验验证了本文理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。

关键词：双极性直流微电网分布式储能系统三电平双向DC/DC变换器功率分配控制改进SOC下垂控制

考虑电池荷电状态的混合动力汽车复合电源协同控制

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1114-1119页

作者：李房云夏容张怡欣南昌航空大学科技学院信息电子学部江西九江332020

针对复合电源的协同控制过程易受电池性能、电流效应、汽车速度等问题的影响,导致复合电源电流分配较不稳定的问题,提出了一种考虑电池荷电状态的混合动力汽车复合电源协同控制方法。该方法首先通过构建二阶电阻-电容(RC)等效电路模型... 详细信息

针对复合电源的协同控制过程易受电池性能、电流效应、汽车速度等问题的影响,导致复合电源电流分配较不稳定的问题,提出了一种考虑电池荷电状态的混合动力汽车复合电源协同控制方法。该方法首先通过构建二阶电阻-电容(RC)等效电路模型得到电池荷电状态的估算值;其次在估算值的基础上计算出复合电源的效率特性;最后采用自适应滤波器功率分配控制算法,通过构建目标函数和约束条件实现超级电容器与蓄电池的功率分担,进而完成混合动力汽车复合电源的协同控制。仿真结果表明,本文方法的电流分配情况较好,控制后的汽车能耗低,能耗始终控制在0.6~2.7 kW/h。

关键词：二阶RC等效电路模型放电效率参数优化电流补偿功率分配控制

含状态耦合约束的分布式船舶储能系统两层能量管理方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：高嘉伟罗颖冰孔赖强方斯顿牛涛陈冠宏廖瑞金输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学)

大规模分布式船舶储能系统(Distributed Energy Storage System， DESS)可提高船舶微电网的冗余并保证运行安全。然而，不确定的船舶运行环境容易导致分布式储能运行特性不一致。在此背景下，论文提出一种含状态耦合约束的分布式船舶储... 详细信息

大规模分布式船舶储能系统(Distributed Energy Storage System， DESS)可提高船舶微电网的冗余并保证运行安全。然而，不确定的船舶运行环境容易导致分布式储能运行特性不一致。在此背景下，论文提出一种含状态耦合约束的分布式船舶储能系统两层能量管理策略。首先，计及不确定航运环境影响，建立船舶储能系统寿命-功率特性耦合模型，量化其在不同循环寿命下的最大可用功率范围。随后，建立分布式储能系统两层能量管理策略，结合长时间尺度节能调度与短时间尺度功率分配控制，减少多时间尺度下不确定航运环境的影响。最终，通过HiL硬件在环实时仿真系统验证所提方法，与两种传统的能量管理方法相比，所提方法能够保证每个储能系统运行在安全出力范围内，且燃油经济性提高20.8%，微网母线电压暂降偏差最高降低73.5%。

关键词：全电船舶分布式储能系统寿命-功率状态耦合能量管理功率分配控制