基于模块化多电平变流器的电池储能系统荷电状态均衡控制策略

基于模块化多电平变流器(modular multi-level converter,MMC)的电池储能系统(battery energy storage system,BESS)适用于中高压交直流混合电网,有助于解决可再生能源大规模并网问题。针对电池容量利用率问题,该文分析了MMC-BESS中各端电源功率传递关系,提出了一种电池荷电状态(state of charge,SOC)均衡控制策略,通过三级均衡控制,实现相间、上下桥臂间、桥臂内子模块间电池模块的SOC均衡。同时为提高系统运行的可靠性,研究了故障容错运行工况下的SOC均衡控制策略。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

改进互联通信荷电状态下垂控制及功率均衡优化

作为直流微电网中不可或缺的组成部分,分布式直流储能系统起着平抑系统能量波动、维持系统功率平衡的重要作用。为了提高储能系统工作的可靠性,该文对互联通信荷电状态(SOC)下垂控制策略进行深入研究。首先,对传统互联通信SOC下垂控制的系统性能及存在的问题进行分析,为之后控制策略的改进奠定基础;其次,提出改进互联通信SOC下垂控制策略,即在传统互联通信SOC下垂控制基础上引入变化系数;再次,通过对改进互联通信SOC下垂控制系统性能的分析,得到变化系数参数设计方法,在提高系统功率收敛速度的同时,限制功率输出最大值,从而提高系统可靠性;最后,对由两台储能模块构成的储能系统进行仿真和实验,实验结果验证了改进策略的快速性及对输出功率的限制。

大容量链式电池储能功率调节系统控制策略

大容量链式电池储能系统(battery energy storagesystem,BESS)是解决风力发电等可再生能源发电大规模并网问题的有效手段之一。针对BESS的功率调节系统(powerconditioning system,PCS)控制策略,在α-β静止坐标系下应用比例谐振(proportional resonant,PR)调节器实现瞬时功率无静差控制;通过注入零序电压实现相簇间荷电状态(stateof charge,SOC)均衡控制,并通过在各级联单元叠加相应交流电压实现相簇内各单元SOC均衡。仿真结果表明,采用该控制策略的PCS进行瞬时功率控制时具有较快的动态响应速度和较小的稳态误差,同时能有效实现SOC均衡控制,验证了该控制策略的正确性和可行性。

基于有源型M3C矩阵变换器的海上风电低频送出方案

提出一种基于有源型模块化多电平矩阵变换器(M3C矩阵变换器)的低频交流输电方案,可减轻一侧工频或低频交流系统故障对另一侧交流系统产生的影响。首先,对有源型M3C的拓扑结构进行介绍,并推导了有源型M3C的数学模型。然后,基于所建立的数学模型设计有源型M3C的控制系统,提出低频交流输电系统故障隔离策略和储能单元荷电状态均衡控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建基于有源型M3C的海上风电低频送出系统电磁暂态仿真模型,对不同类型交流系统故障与储能单元荷电状态平衡过程等典型工况进行仿真测试,验证所提方案的有效性。

一种基于改进型MMC的超级电容对称储能系统

基于模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)的传统分布式超级电容储能系统(distributedsupercapacitor energystoragesystem,DSCESS)储能单元分散,装配维护不便,系统控制复杂。该文在MMC基础上附加两条直流母线,提出一种基于改进型MMC(improved modular multilevel converter,IMMC)的超级电容对称储能系统(symmetricalsupercapacitorenergy storage system,SSCESS),用于简化系统控制并增强动态响应性能。首先分析IMMC-SSCESS工作原理和各端功率传递关系,在其数学模型基础上,重点开展对其子模块电容电压和超级电容荷电状态(state of charge,SOC)均衡控制的研究,最后通过仿真算例对IMMC-SSCESS和传统MMC-DSCESS进行对比验证。结果表明,IMMC-SSCESS在相应控制策略下,能够迅速实现SOC均衡和有效地功率传输,具备良好的工业应用前景。

基于EWT的分布式光储PCC功率波动自适应平抑方法

分布式光伏在交流侧公共连接点(point of common coupling,PCC)汇流的功率有较大的随机性与波动性,影响电网的稳定运行。为此,提出了基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的分布式光储PCC功率自适应平抑方法。首先,针对混合储能(hybrid energy storage system,HESS)与分布式光伏接入PCC的典型场景,在分析EWT自适应处理波形的特点后,结合功率波动率与储能元件的响应特性,对PCC的光伏原始汇流功率进行EWT分解与优化修正,实现HESS的功率初级分配。之后为避免HESS的荷电状态(state of charge,SOC)频繁越限,提出了一种主动功率补偿的SOC控制策略,通过主动改变储能的参考信号使其SOC在安全范围内工作。结合实际数据的仿真验证表明,该平抑方法能够自适应地实现光伏出力的合理分解与功率分配,在延长储能使用寿命的同时有效满足并网功率波动的要求,为平抑光伏输出功率波动提供了新思路。

基于MMC的光储系统控制策略研究

光储系统在一定程度上实现了分布式光伏电源和储能系统的功率互补,保证了电网系统安全、稳定运行,同时提高了电能质量。现提出一种光储系统控制策略,从模块化多电平变流器入手,将光伏逆变器和变流器加入光储系统,同时实现了光伏发电和电池储能两大功能,具有输出电压高、功率开关电压应力小以及开关频率低等优点。从调制策略、功率控制、荷电状态均衡控制等方面对所提控制策略进行了研究,Simulink仿真证明了策略的可行性和有效性。

基于MMC的光储系统SOC均衡策略

在模块化多电平变换器的子模块直流侧加入蓄电池构成储能型模块化多电平变换器以实现储能和换流的双重功能。通过分析光储系统的复杂工况,提出了基于功率控制的相间、桥臂间、桥臂内与子模块电池组间的四级荷电状态均衡控制策略,并对故障状况下的荷电状态均衡策略加以改进,最后通过仿真验证了所提策略的可行性。