基于状态相依的RBF-ARX模型的锂离子电池剩余容量估计方法

锂离子电池剩余容量估计是电池管理系统中关键技术之一,也是实现锂离子电池安全稳定运行的前提。针对锂离子电池剩余容量有效估计问题,该文提出带外生输入的自回归模型(radial basis function-autoregressive exogenous,RBF-ARX)的锂离子电池剩余容量估计方法,利用结构化非线性参数优化方法辨识模型参数,并将“老化信息”与“能量”相结合,基于小波包能量分析从电池充电电流/电压曲线中直接提取能量特征作为新健康特征,采用传递熵对新健康特征进行筛选以构成模型输入,实现锂离子电池剩余容量的有效估计;最后,基于NASA公开的锂离子电池老化数据,通过不同训练/测试样本比例、不同模型展开综合分析。结果表明,所提出的基于状态相依的RBF-ARX模型的锂离子电池剩余容量估计方法与常用的数据驱动方法相比,误差指标中平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差均保持在较低水平,具有良好的估计精度。

基于混合模型的储能用锂离子电池剩余寿命预测方法研究

针对储能系统在调峰、调频等工况下存在电池老化等安全问题,提出一种储能用锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测方法。该方法通过研究锂离子电池充电曲线特点,从电池恒流、恒压充电过程中提取短时电压电流片段数据作为表征电池老化的特征,提出一种B样条曲线的方法对得到的片段数据进行降噪处理,得到与容量高度相关的新健康因子(HF),然后运用蝴蝶优化策略改进的麻雀搜索算法对卷积神经网络-长短期记忆网络混合模型参数进行优化,最后以NASA数据集和实验平台实际运行数据对锂离子电池RUL进行预测并与其他方法对比验证,结果表明,NASA数据集预测结果均方根误差RMSE、平均绝对误差MAE范围控制在3.45%、2.42%之内,实验平台电池老化数据集预测结果RMSE、MAE范围控制在0.96%、0.83%之内,所提方法对锂离子电池RUL预测具有较高的准确性,能有效解决储能电池安全预警问题,可为电网稳定控制提供保障。

基于虚拟振荡器控制的储能变流器控制策略研究

针对传统储能变流器控制方法存在的同步速度较慢、有功功率跟踪效果欠佳的问题,提出了一种基于虚拟振荡器控制的储能变流器控制策略。该策略基于虚拟振荡器控制,采用优化惯性权重和学习因子的改进粒子群算法整定控制器参数,避免了有功和无功功率的测量,具有比传统下垂控制更好的动态响应。最后,针对储能系统中2台并联储能变流器在负荷突变情况下进行了相应控制,仿真结果表明,所提新型控制方法具有更快的同步速度和更好的有功功率跟踪性能。

储能电站锂离子电池本体安全关键技术及新技术应用情况

“双碳”目标的提出和能源电力低碳转型的持续推进,以新能源为主体的新型电力系统面临着规模化安全高效储能等能源问题的重要挑战。在这一背景下,储能电站作为能源系统中关键的组成部分,其安全管理尤为重要,直接关系到整个电力系统的稳定运行和可持续发展。针对锂离子电池本体安全管理的研究现状展开深入分析,首先,系统回顾了当前广泛应用的各类电池健康评估方法,并详细总结了数据驱动方法中健康因子的选择;其次,从基于数据碎片评估电池状态、电池边缘平台构建与储能电站智慧巡检3个方面出发,探讨了现有电池状态评估技术的最新研究热点,指出储能安全评估未来的发展方向和关键挑战;最后,总结储能电站的安全控制技术,针对计及电池参数变化的系统稳定性与储能系统多目标控制问题提出了相关见解。

基于S变换模能量分析的直流电缆故障测距

针对现有高压直流电缆故障定位方法故障定位精度低、定位模型泛化能力差等问题,文中在考虑电缆故障后故障点产生的暂态信号中含有丰富的故障信息的特征,提出一种时频域能量分析的故障测距方法。该方法利用多分类支持向量机(SVM)的特性构建直流电缆故障定位模型,利用直流电缆相模解耦矩阵对电缆电气量解耦,并采用S变换进行时频域变换,将得到的模量构造模能量,将其作为样本对SVM模型训练。实验结果表明,所提方法对于不同故障类型在不同过渡电阻及不同位置故障下均可进行准确测距。

基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略

针对中压直流配电网接入下的直流电能路由器在新能源出力等工况下,使用传统控制策略对直流母线的控制效果一般、电压易越限等问题,基于模块化的输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)型拓扑结构,提出一种基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略。首先,研究输入均压控制过程中模块间的功率均衡控制特性并与输出均流控制进行比较;接着,将虚拟直流电机控制应用到控制算法中,使变流器模拟出直流电机的惯性特性;然后,对虚拟直流电机建立小信号数学模型,分析其工作机理以及参数对系统的影响;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行验证。结果表明:所提控制策略能够在实现直流电能路由器各模块间功率均衡的同时,具有类似直流电机的惯量特性与阻尼特性,可显著提高直流配电网直流母线电压稳定性。

基于等效电路模型和数据驱动模型融合的SOC和SOH联合估计方法

针对电池SOC与SOH估计结果相互影响,单独估计准确度不高的问题,该文提出了一种基于等效电路模型和数据驱动模型融合的SOC和SOH联合估计方法。通过构建考虑老化和SOC的电池二阶RC等效电路模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘法,在不同SOC和SOH的情况下,对电池的参数进行在线辨识,实现电池参数在线辨识与电池SOC和SOH估计的耦合。以锂离子电池自SOC=20%到恒流充电阶段结束所需时间为输入,电池SOH值为输出,训练GPR模型,实现电池SOH估计。将输出的SOH估计值与电池的额定容量相乘,得到电池的实际容量,更新二阶RC状态空间方程,采用扩展卡尔曼滤波算法对电池进行SOC估计,实现电池SOH估计和SOC估计之间的联合。采用牛津大学电池退化数据集和NASA随机使用电池数据集进行算法验证,结果表明,所提联合估计方法能够在电池的生命周期内较准确地跟随锂离子电池SOC和SOH的真实值。

基于AKNN异常检验与ADPC聚类的低压台区拓扑识别方法

低压台区拓扑信息的准确记录是进行台区线损分析、三相不平衡治理等工作的基础。针对目前拓扑档案排查成本高且效率低的问题,提出一种基于自适应k近邻(adaptive k nearest neighbor,AKNN)异常检验和自适应密度峰值(adaptive density peaks clustering,ADPC)聚类的低压台区拓扑识别方法。该方法利用动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)距离度量低压台区用户间电压序列的相似性,通过AKNN异常检验算法检验并校正异常的用户与变压器之间的关系(简称“户变关系”),在得到正确户变关系的基础上,采用ADPC聚类算法对台区内用户进行相位识别;最后,通过实际台区算例分析验证了该方法不需要人为设置参数,能有效实现低压台区的拓扑识别,具有较高的适用性与准确性。

基于二阶聚类和鲁棒性随机分割森林算法的低压台区线损异常辨识

为精准识别台区的线损异常,保证配电网经济、稳定运行,针对台区线损的异常情况,提出一种基于二阶聚类和鲁棒性随机分割森林(robust random cut forest,RRCF)算法的台区线损异常检测方法。首先,运用二阶聚类将台区不同的运行工况进行聚类,将相同工况的线损节点归并,然后将各类工况的节点线损数据导入RRCF算法中分析,通过删除和插入样本节点,并对插入节点后评判模型的复杂度进行计算,得到线损异常节点的评分值,进一步找出线损异常的节点。最终,通过有关实例验证所提方法的准确性与有效性。

储能系统多电池簇健康状态均衡控制策略

针对储能系统中多电池簇健康状态均衡问题,提出储能系统多电池簇健康状态均衡控制策略,该策略依据电池寿命变化规律和并网要求设置储能变流器并网功率下限,基于该下限确定系统参与运行的储能变流器台数,再结合层次分析法对参与运行的各电池簇健康状态进行量化评价,求得各储能变流器承担并网功率指令的权重系数和相应的功率大小,调整参与运行的储能变流器台数和传输功率以确保各储能变流器功率不越限。将所提控制策略与均摊控制策略相比,结果表明,所提策略可有效均衡各电池簇健康状态,延长储能电站整体使用寿命40.6%,有效提高了储能电站的安全性和经济性。

基于向量误差修正模型的电池簇不一致检测方法及智能运维方案

针对储能电站实际运行数据中存在电池数据不完整、数据片段化导致检测不准确的问题,提出基于向量误差修正模型的电池簇不一致检测方法。该方法根据随机电压片段数据构建电池簇与电池单体的向量误差修正模型,计算脉冲响应函数,分析电池单体对电池簇的动态作用机制,判断电池簇不一致程度,再通过方差分解分析确定异常电池单体及后续运维。最后,根据储能电站实际运行数据进行分析,验证了电池簇不一致检测方法及运维方案的可行性和有效性,并在100kW/200kW·h储能平台进行实际工程测试。

基于间接健康特征优化与多模型融合的锂电池SOH-RUL联合预测

准确预测锂电池健康状态(SOH)与电池剩余使用寿命(RUL)对提高电池安全性能具有重要意义。而当前针对SOH和RUL的预测,存在着间接健康特征选取困难,以及使用数据驱动方法缺乏不确定性表达的问题。为此,该文提出一种基于间接健康特征优化与多模型融合的锂电池SOH-RUL联合预测方法。首先从充电电压曲线中采集多个健康特征,并通过特征并行融合方法和注意力机制进行优化处理得到间接健康特征(IHF)。然后引入贝叶斯模型平均(BMA)方法来解决预测过程中的不确定性问题,将其与支持向量回归(SVR)和长短期记忆神经网络(LSTM)相结合,构建SVR-BMA融合模型和LSTM-BMA融合模型,并分别进行SOH和RUL预测;通过自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)方法从SOH预测阶段的容量预测结果中提取出RUL预测的输入特征,以实现SOH和RUL的联合预测。最后利用CALCE数据集进行性能测试,实验结果表明,所提方法能有效提高SOH和RUL预测的准确性和可靠性。

电机控制器直流侧前置双有源桥DC-DC变换器的模型预测与应力优化混合控制

将双有源桥DC-DC变换器置于电动汽车动力电池与电机逆变器之间,可以根据电机实时转速动态调节系统直流母线电压,提升电机驱动系统的能量变换效率。然而,直流母线电压的大范围变化会带来双有源桥DC-DC变换器电流应力剧增的挑战。为此,该文分析直流母线电压动态变化条件下双有源桥DC-DC变换器的电流应力变化规律及优化方法,在此基础上提出一种模型预测与应力优化混合控制策略,将电流应力优化控制嵌入到模型预测控制中,在降低电流应力的同时还能提高系统的稳态和动态性能。另外,为了抑制模型参数失配对模型预测控制的不利影响,提出一种基于输出反馈的误差校正方法,以提高模型预测控制的参数鲁棒性。原型样机实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性,为直流侧前置双有源桥DC-DC变换器的电机控制器设计与控制提供了理论依据。

电网不对称故障下光伏并网逆变器的无功支撑控制策略

针对电网不对称故障下光伏系统存在的输出电流峰值越限、交流侧功率波动、直流侧电压不稳定等问题,该文提出一种电网不对称故障下光伏并网逆变器无功支撑控制策略。以无功支撑要求为目标,以有功功率波动幅值和输出电流峰值为约束条件确定逆变器的有功功率安全运行区域,提供足够无功支撑并扩展有功功率输出能力,或在约束条件内根据无功电流权重提供部分无功支撑,保证光伏系统在发生电网不对称故障时安全运行,最后仿真验证了控制策略的有效性。

网压故障下光储系统安全域及控制策略研究

电网侧电压发生不对称跌落时,为保证光储系统的并网安全,基于逆变器运行约束构建安全运行域,并提出输出控制策略。阐述正、负序分离的控制原理,在满足并网标准规定的无功电流基础上,以相电流幅值、相电压幅值和有功波动幅值为约束,构建各工况下的安全运行域;提出正、负序有功电流固定比例控制和最大化输出有功控制策略,满足并网要求且提升系统的稳定性。基于Matlab/Simulink仿真平台,构建光储系统仿真模型,验证所提策略的有效性。

基于磁集成结构DC-DC变换器的超级电容储能系统

针对电力驱动设备用电的波动性,提出一种新型磁集成的超级电容储能系统应用于电力驱动设备。该储能系统采用新型磁集成结构的DC-DC变换器,该变换器能较大地减少磁件体积和电流脉动,自身损耗小。储能系统在给设备提供足够电能的同时,还可以稳定供给电压,优化电能质量。通过MATLAB/Simulink仿真和实验结果表明,该储能系统能够很好地跟踪负载电流,及时补充欠缺电能,吸收多余电能,在负载阶跃变化时,直流母线电压变化不超过额定电压的3.33%,与传统解决方案相比,该系统具有更好的性能和工程实用价值。

基于智能电能表量测数据的低压供电线路健康状态评估

针对低压台区长期运行的供电线路存在老化等异常情况,文章提出了基于回路阻抗变化的低压供电线路健康状态评估方法,所提方法通过计量装置自动采集各电力数据节点的电压电流数据,根据其中电压和电流的突变情况来计算线路回路阻抗,进一步得到对应线路的回路阻抗特性情况,然后与被检测线路的正常阻抗数据进行比较,经过相应的数据处理绘制阻抗变化曲线,由线路阻抗变化情况来对其进行健康状态评估。最后,通过有关实例分析验证了该方法的有效性。

证据理论与模糊理论集成的XLPE电缆绝缘状态评估研究

为提高XLPE电缆的绝缘诊断精度,提出了多绝缘参数综合评估方法。针对D-S证据理论中各证据体可信度分配难以确定的问题,建立了证据理论与模糊理论集成的XLPE电缆绝缘状态综合评估模型。此模型将模糊理论中的模糊集合与隶属度函数概念引入证据理论,利用隶属度函数构造证据理论的合理信度函数分配。在此基础上,通过证据理论联合每个证据体的可信度从而形成最终的电缆绝缘状态评估结果。实例分析表明该模型可有效评估XLPE电缆的绝缘状态,具有一定的理论和实用价值。

基于DSP控制的单相光伏并网逆变器设计

基于TMS320LF2812芯片,设计一种单相光伏发电并网逆变系统,由Boost DC/DC电路和逆变桥组成.详细介绍光伏并网逆变器最大功率跟踪(MPPT)的实现方法、逆变器电网跟踪控制以及电网电压锁相控制,并给出软件设计流程.基于Matlab软件对该系统进行仿真验证,并研制了试验样机.实验结果表明:基于DSP控制的单相光伏并网逆变器技术方案可行.

有源滤波器控制延时的新型补偿方法

有源滤波器的控制对实时性要求很高,控制延时情况的存在对谐波治理效果影响较大,其中可控器件的死区效应和数字化控制器存在是延时的两个主要方面。本文首先分析延时对系统控制的影响,然后根据重复控制能够消除稳定闭环内所有周期性误差的特点,提出采用改进的重复控制技术进行补偿的方法来有效减小延时以提高系统整体性能的方案。仿真和实验结果验证了延时对控制的影响以及补偿方法的有效性。