基于谐振变换器的串联储能单元均压控制策略

储能系统中通常通过串联多个储能单体得到更高的电压,但由于每个储能单体电压的不一致性会降低储能单元的利用率。针对以上问题,提出一种基于谐振变换器的串联储能单元均压控制策略。该均衡电路通过开关阵列与谐振变换器相互配合,实现任意单体之间和任意多单体之间的能量传递,且这两种能量传递模式均实现了零电流开关,减少了电路损耗。为获得最优均衡速度和均衡效率,采用K-Means聚类复合控制策略,优先对分组单元进行均衡,然后再进行单体间的均衡。最后,在Matlab/Simulink平台上对6个串联储能单体进行均衡仿真实验,实验结果表明,在静置均衡实验下,电压在24 min左右达到均衡,且均衡精度达到5 mV,均衡效率达到98.98%。与传统均压方法相比,该方法具有更快的均衡速度和更高的均衡效率。

基于三电平DC/DC变换器的混合储能系统控制策略

针对城轨交通电压等级高、能量流动大以及启动制动频繁等问题,提出一种基于三电平DC/DC变换器的混合储能系统控制策略。能量型储能装置通过并联扩容以满足高能量需求并起到维持直流牵引母线电压稳定的作用,功率型储能装置满足启动制动工况下的高功率需求并起到提高动态响应特性的作用。采用低通滤波器实现EESD和PESD的指令功率分配,采用下垂控制实现多组线路阻抗不同的EESD的功率均分,采用电压补偿控制减小直流牵引母线电压的控制误差。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上进行了充放电、启动制动、轻载重载等工况下的仿真实验,验证了该控制方案的可行性和有效性。

基于智慧蓄电池的光伏储能系统及其控制策略

由于蓄电池的不一致性,导致光伏储能系统容量和寿命都显著下降,影响光伏系统安全。文章将分布式模块化变流器技术、物联网技术、智能控制技术和蓄电池相结合,设计了一种新型智慧蓄电池的结构,提出基于智慧蓄电池的光伏储能系统构建方法,并分析了其总体控制策略和蓄电池SOC(State of Charge)均衡控制策略,进行了蓄电池SOC均衡控制实验和光伏储能系统能量消纳能力对比实验。实验结果表明,基于智慧蓄电池的光伏储能系统能够稳定运行,其中分布式模块化变流器既可以作为储能变流器,同时还能灵活有效地对蓄电池SOC进行均衡,提高了光伏储能系统的能量消纳能力。

基于模糊PI控制的EV-HESS能量利用效率优化

现阶段模糊PI控制策略的滞后响应会带来电动汽车大功率需求时锂离子电池的瞬间大电流供电,从而加剧锂离子电池极化内阻的增加,进而降低系统供能效率。针对此问题,提出一种优化的模糊PI控制策略。该策略将锂离子电池和超级电容SOC作为控制量,并结合电池电流变化情况确定各储能电池的输出能量分配,通过改进PI控制对锂离子电池和超级电容电流进行偏差调整。最后,搭建了仿真平台,验证了所提策略的理论分析。

基于改进MPC的混合储能系统控制策略

当直流微电网母线功率发生波动时,混合储能系统能有效维持母线电压的稳定。混合储能系统控制策略通常采用基于PI控制的双闭环控制算法。但由于内环PI调节的滞后性,会出现动态响应速度不佳的问题。提出了一种基于多步预测的模型预测控制(MPC)混合储能系统双闭环优化控制策略,多步预测MPC可降低传统MPC的预测误差,将改进后的MPC作为控制内环来解决传统双闭环控制内环动态响应速度不佳的问题。实验结果表明,与传统MPC作为内环的双闭环相比,优化控制策略减小了系统超调量,与基于PI的传统双闭环控制相比,提高了混合储能系统的动态响应速度,使母线电压突变时电压的恢复时间减少了51%,验证了双闭环优化控制策略的有效性。

Mo/WC中高温太阳能选择性吸收涂层的优化设计及性能评价

目的在保证WC基热喷涂涂层在高温自然环境中性能稳定的情况下,研究改进其选择性吸收性能。方法通过Mo来提高WC基涂层的选择性吸收性能,重点评价优化的Mo/WC涂层显微结构、选择性吸收性能和耐候性能等。结果金属粒子Mo填充在WC陶瓷中的结构特征,使涂层相结构和高温性能较为稳定,吸收率高达0.836~0.890,但发射率也上升至0.493~0.594,选择性吸收性能不佳。经Al_2O_3-SnO_2减反层处理后,Mo/WC涂层的吸收率仍可稳定在0.77~0.78,而发射率随着热处理温度的上升呈现先降低后升高的趋势。500℃热处理条件下,吸收效果达到最佳,此时发射率最小,低至0.168。Mo/WC涂层抗热震及耐盐雾腐蚀性能也有效提高。结论 Mo/WC涂层选择性吸收性能及自然环境适应性得到有效提高,并兼具了生产成本和施工便利性等优势,有利于太阳能清洁能源利用的发展。

基于动态级联自抗扰的交流微网直流母线稳压控制

为解决交流微网DC-AC变换器受到外界扰动影响而导致控制效果不佳以及直流母线电压振荡现象的问题,设计了一种动态级联自抗扰稳压控制策略。首先,在初始状态观测器的基础上引入了新的观测器,形成级联观测器线性自抗扰控制结构,并且设计动态调节因子对观测器增益参数进行在线优化调节。其次,在扰动观测器的基础上给出动态因子的优化整定范围,并根据跟踪性能和抗扰性能的频率特性曲线对系统的抗扰性和稳定性进行了理论分析,说明了观测参数与控制参数对系统综合性能的影响,并得到最优参数的整定范围。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建交流微网的数字仿真实验模型,并设计多种仿真工况,将所提控制策略与其他控制策略进行对比验证。证明了所设计的控制策略的正确性和优异性,说明了所提控制策略具备较好的电压振荡抑制能力,提高了电压稳定性。

无线电能传输系统最大效率追踪及恒压输出复合控制方法

针对无线电能传输(WPT)系统的传输效率受耦合线圈之间的互感以及负载影响的特点,该文提出一种基于阻抗匹配技术的最大效率追踪及基于前馈PI控制的恒压输出复合控制方法。首先,对双边LCC型WPT系统的参数和传输效率进行分析,通过调整系统参数优化系统的传输效率。其次,在二次侧使用DC-DC变换器采用阻抗匹配的方法实现最大效率追踪,同时在一次侧采用DC-DC变换器利用前馈PI控制器闭环控制负载端电压实现恒压输出。该方法中,效率追踪和电压控制之间相互独立,互不干扰。此外,该方法还通过系统工作时的电路参数来估算线圈间的互感值,并通过线性拟合的方法对该估算互感值进行修正,得到更精确的互感估算值。最后,通过搭建实验平台验证了该方法的可行性和有效性。与PI控制相比,前馈PI控制方法在快速性和抗扰动性上均具有明显优势。

基于占空比波表的三相四线整流器控制

三相脉宽调制(PWM)整流器应用广泛。针对三相四线(TPFW)PWM整流器,提出了一种基于占空比波表的电压电流双闭环控制策略。该控制策略电压外环采用波表系数步进调节控制,电流内环采用离散比例积分微分(PID)控制叠加电容电压步进调节均衡控制。该方法能够提高系统功率因数,同时也能抑制整流器输出直流侧电压波动以及实现电容电压均衡。最后在硬件平台上进行实验验证,实验结果表明该控制策略具有抑制输出电压纹波、功率因数高、系统稳定性好等优点。与传统方法相比,该控制方法控制简单,易于工程实践.

基于参数扰动估计的双三相永磁同步电机鲁棒模型预测控制

双三相永磁同步电机因其损耗小、效率高、容错能力强等特点,广泛应用于航空航天技术、电动汽车等领域。为优化双三相永磁同步电机控制性能,采用双d-q坐标变换对双三相永磁同步电机进行数学建模,为减小电流纹波,在传统模型预测电流控制策略基础上,增加延时补偿;考虑电机参数扰动的影响,提出一种能够对参数进行在线估计的滑模观测器,以提高控制系统鲁棒性,最后在MATLAB/Simulink中进行系统抗负载扰动与鲁棒性能仿真分析。仿真结果表明,改进后的控制策略提高了电机的响应速度,超调减小,系统对电机参数扰动的敏感性减弱,系统抗负载能力和鲁棒性增强。

应用于PMSM调速系统的改进超螺旋滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)易受外界扰动和参数不确定性的影响,此处设计了一种改进超螺旋滑模控制策略。该方法采用一种准滑动模态中的连续函数来替代符号函数,以克服传统滑模控制存在的抖振问题,并将比例控制和积分控制引入超螺旋滑模控制来提高控制系统对负载和参数变化的鲁棒性,采用Lyapunov函数对控制系统进行稳定性分析。实验结果表明,所设计的改进滑模控制器能有效抑制控制系统的抖振,实现控制系统的快速跟随和无超调工作,增强了系统的鲁棒性。

不同坐标系下六相PMSM单相开路容错MPC控制

目的目前六相永磁同步电机单相开路故障的模型预测容错控制的研究已逐步成为热点,本文将对α-β和d-q2种坐标系控制下的故障机理进行对比分析,并对比不同坐标系中下正常和故障容错运行模型的控制效果。方法基于矢量空间解耦坐标变换矩阵不变原理,对A相开路进行故障模型的理论计算分析,分别在α-β和d-q这2种不同坐标系中对其进行模型预测控制容错建模。最后在MATLAB/Simulink中对2种坐标系下的电机正常运行和故障容错运行中的工作性能采用相同电机参数进行实时仿真。结果仿真结果显示,正常运行时,2种坐标系下总谐波失真(THD)值分别为2.09%和2.77%;故障运行时,d-q坐标系下的THD值比α-β坐标系小了13.15%;容错运行时2种坐标系下的THD值分别为1.19%和1.79%。结论从仿真结果可以看出,d-q坐标系控制下的电机在故障时具有更稳定的性能,而在正常和容错运行状态下,2种坐标系下的控制效果几乎等效。

电磁兼容实验室检测

电磁兼容主要分为电磁干扰(EMI)和电磁抗干扰(EMS)两个部分,涉及从0Hz^400GHz的频率。电磁兼容涉及的学科几乎涵盖所有的电子学科且与工业生产和质量监控密切相关,国际上为了这些物理现象制定标准化和统一化的评估标准,并完成电气电子产品或系统电磁兼容性的技术要求。因此,严格的规定测量设备和测试方法,制定了电磁兼容领域更全面的国际标准。本论文主要介绍了电磁兼容检测实验室检测项目,检测标准,检测实例,以及整改四大方面,从而了解EMC检测的过程和重要性。

永磁同步电机宽转速的高阶滑模MRAS控制

为抑制基于滑模控制的永磁同步电机系统的抖振现象,提出一种通过高阶滑模控制设计的MRAS无传感器控制策略。通过设置滑模积分环节达到了抑制抖振的目的,表明了高阶滑模控制过程中积分环节的重要性,阐述了非线性滑模控制参数设置思路,相较于MRAS与SMCMRAS提高了SPMSM在中低速的表现性能。最后,基于MATLAB/Simulink代码自动生成的电机算法测试平台,验证了所设计观测器的有效性。实验结果表明,SPMSM在低速的表现效果良好,零速启动表现良好,高阶滑模控制策略较一阶SMC有效降低了抖振,提高了PI控制的鲁棒性,实现了PMSM的宽速域控制。

LCL型并网逆变器的自适应开关频率控制

针对光伏系统工作在低功率状态下LCL滤波器的滤波效果变差的问题,提出一种根据逆变器瞬时输出功率改变开关频率的控制策略.首先,分析LCL滤波器各参数的设计方法,采用单级光伏并网逆变结构,在基于电网电压定向的矢量控制(VOC)的基础上建立频率控制环,以确定当前功率状态下开关管的最佳开关频率.其次,分析频率环中功率鉴定器、频率鉴定器和频率滞环比较器的设计方法.最后,通过实验对比传统固定开关频率控制和自适应开关频率控制的并网电流波形.实验结果表明:该自适应开关频率控制方法能降低并网电流畸变率,有效改善并网电能质量,控制策略具有可行性和有效性.

应用于储能变流器的LLC/CLLC谐振变换器综述

针对储能变流器中高效隔离型DC-DC变换器的应用需求,首先,分析了储能变流器高电压输入、宽电压输出及大功率的特点,着重比较分析了LLC/CLLC变换器实现宽电压调节范围、高压大电流输出的方法,并介绍了其软启动控制技术。然后,对比LLC变换器分析了CLLC变换器的特点,探讨其应用于高压大电流变流器所面临的问题。最后,介绍了2种拓扑在储能中的应用。谐振变换器是实现储能变流器DC-DC环节高效能量传输的有效途径,大功率LLC谐振技术相对CLLC更加成熟。随着大功率谐振技术的发展,LLC/CLLC谐振变换器将在高压、大功率储能系统中具有非常广阔的应用前景。

新能源电动汽车模块化电池包并联控制策略

为了促进新能源电动汽车换电模式的推广以及实现新能源电动汽车电池容量的灵活配置,须要将新能源电动汽车电池包标准化和模块化。针对新能源电动汽车模块化电池包并联系统,首先提出一种SOC均衡算法,可以求出最短均衡时间,并确定各个模块化电池包工作电流;然后基于改进下垂控制实现模块化电池包电流按要求分配,并维持母线电压恒定;最后搭建了3个模块化电池包并联的实验平台进行验证。实验结果表明,模块化电池包并联系统能够稳定输出电压,并且能够按要求分配电流,电流分配误差为1.4%~4.8%,实现了模块化电池包SOC的快速均衡。文章所提的并联控制策略有利于新能源电动汽车电池包模块化应用,促进新能源电动汽车换电模式的推广。

改进模型预测控制的双闭环优化控制策略

混合储能系统(HESS)通过吸收和释放能量,在微电网功率波动时可有效维持母线电压稳定。HESS通常采用PI双闭环控制策略,但由于PI调节存在一定的滞后性,导致系统存在动态响应速度不佳的问题。改进模型预测控制(MPC)的双闭环优化控制方法,可以提高系统的响应速度。对外环电压与内环电流分别搭建预测模型构成双闭环结构,并在目标函数中对被控量的变化率加以限制来提高MPC算法的稳定性。仿真结果表明,与PI双闭环控制相比,电压恢复时间减少了56%,提高了系统动态响应速度,与MPC控制方法相比,调节时电压的超调量降低了32%,提高了系统稳定性。

基于模糊控制的锂离子电池组两级均衡方法

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题,本文提出了两级均衡拓扑,分为组内和组外。电池组内采用基于电感的环式结构均衡电路,实现了在相邻单体电池及首尾电池之间的能量双向环式转移新型主动均衡。电池组外采用基于单电感的集中式均衡拓扑,可以实现组间任意电池组之间的均衡。在均衡控制策略方面,以电池荷电状态为均衡变量,设计了模糊逻辑控制算法动态调整均衡电流,以减少均衡时间和提升均衡效率。使用MATLAB/Simulink软件进行模型搭建并仿真,实验结果表明,本文提出的能量传递拓扑比传统Buck-Boost电路在相邻单体间能量传递的拓扑要减少了24.46%的均衡时间。此外,与模糊逻辑控制算法相比,使用模糊逻辑控制算法在静置和充放电条件下,均衡后单体电池的标准差下降了约11%。验证了该均衡方案的可行性。

基于自回归各态历经模型参数辨识的模糊双卡尔曼滤波算法的储能电池荷电状态估算

扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在电池荷电状态(state of charge,SOC)估算领域广泛应用。但作为一种基于模型的算法,电池模型误差影响SOC估算的精度。为了抑制电流的幅值与阶跃电流因素对模型误差的影响,提出一种动态修正观测噪声协方差的模糊双卡尔曼滤波(fuzzy dual Kalman filter,FDKF)算法。该算法首先将一阶电阻-电容(resistor-capacitance,RC)等效模型转换为自回归各态历经(autoregressive exogenous,ARX)模型的形式,用卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法更新转换后模型的参数,且在SOC估算的过程中获取电流与电流变化量的数据,并通过建立模糊控制系统调整观测噪声的协方差值来抵消模型误差。结果表明:FDKF算法在某储能工况下估算误差的最大值为0.39%,小于EKF算法的3.92%和双卡尔曼滤波(dual Kalman filter,DKF)算法的1.12%,可见FDKF该算法能够有效地提升SOC估算的精度。