电-氢孤岛直流微电网的分层能量管理

为了实现电-氢混合储能微电网的控制与运行,提出一种该类孤岛直流微电网的全天候能量管理方法,在满足负载需求功率、控制母线电压的基础上,将微网多余电能向化学能及氢能转化,且将储存的能量通过燃料电池及蓄电池适时运用于微网功率缺额的情况;通过对各电源、负载设备DC/DC变换器控制以及管理层的协调控制,实现了该系统的能量管理;基于MATLAB/Simulink软件平台,验证了该文能量管理方法的有效性.研究结果表明:电-氢微电网在运行过程中母线电压波动幅度小于0.33%,远小于5.00%的运行要求;锂电池等效荷电状态及储氢罐等效荷电状态初末值变化幅度分别为4.0%和0.2%,储能系统运行稳定;该能量管理方法能够在保持电-氢系统稳定运行的前提下,无需外界提供额外能量即可确保该系统的全天候正常运行.

恒功率负载下DC-DC双向变换器分岔现象研究

研究了基于多级功率变换器下的直流微网结构,提出恒功率负载研究方法,建立了直流微网简化模型;根据简化模型,建立了DC-DC双向变换器在不连续运行模式下的离散映射,给出了系统稳定运行状态下迭代方程和反馈系数的计算公式;根据迭代方程得出电压与反馈系数的分岔波形图。电路仿真和实验结果表明,随着反馈系数的增大,系统将从稳定状态到分岔状态并逐渐过渡到混沌状态。

新型T源直流固态断路器技术研究

针对传统直流断路器分断短路故障时间过长、熄弧困难、需要快速的故障检测和严格的时序判断等问题,该文提出一种基于T源阻抗网络的新型直流固态断路器,该断路器可通过阻抗网络响应短路故障,从而快速分断故障回路,不需要外加检测、控制系统,增强了系统可靠性。文章采用等效二端口网络方法,分析T源直流固态断路器的拓扑结构,给出电压和电流传递函数,在稳态和短路暂态两个方面验证拓扑的有效性;从晶闸管反向恢复过程的固有特性出发,结合T源断路器短路过程的外部电路特性,对断路器的短路关断过程进行推导,阐释晶闸管反向恢复时间对断路器参数设计的影响,并对线路电感的影响进行分析;最后,仿真和实验表明,T源直流固态断路器可以自动并快速分断短路故障,对直流微电网系统的短路保护具有重要作用。

面向智能电网能量调控应用的超导磁储能技术:理论模型、装置特性、研究现状和应用展望

超导磁储能技术在未来智能电网的快速、高效、智能化能量调控中具有重要的应用前景。为推进此技术的实用化研究,构建了基于电路-磁场-超导体耦合分析原理的能量交互仿真模型,开发了能量交互实验测试平台,在超导磁储能系统中友好地桥接了应用超导领域和电气工程领域。在总结超导磁储能技术研究现状的基础上,提出了面向低温液氢燃料电池汽车应用、低压直流微型电网应用及未来智能电网应用的新的实用系统方案设计及可行性分析,展望了超导磁储能系统在未来智能电网的发、输、配、用电环节中的核心应用模式和重要应用前景。

基于功率前馈的孤立直流微网母线稳压控制

直流母线作为直流微电网系统的能量交换中介,保持直流母线电压恒定对系统能量变换和稳定运行有着重要意义。针对孤立直流微网中可再生能源输出功率波动及负载波动带来的直流母线电压波动问题,先对采用储能稳压的典型双闭环控制策略进行研究,利用经典控制理论分析方法进行系统参数选择和控制器设计。在此基础上提出一种基于功率平衡的功率前馈补偿稳压控制方法,实验表明该方法能更有效地抑制功率波动对母线电压的影响,进一步提高系统稳定性能。

SiC电力电子器件对电力系统的影响

宽禁带SiC材料被认为是高性能电力电子器件的理想材料,比较了Si和SiC材料的电力电子器件在击穿电场强度、稳定性和开关速度等方面的区别,着重分析了以SiC器件为功率开关的电力电子装置对电力系统中柔性交流输电系统(FACTS)、高压直流输电(HVDC)装置、新能源技术和微电网技术领域的影响。分析表明,SiC电力电子器件具有耐高压、耐高温、开关频率高、损耗小、动态性能优良等特点,在较高电压等级(高于3 kV)或对电力电子装置性能有更高要求的场合,具有良好的应用前景。

未来配电网的主要形态——基于储能的低压直流微电网

储能技术的不断进步,为未来配电网的发展提供了新的思路。提出了一种未来配电网的可能形态——基于储能装置、以用户为单位的低压直流微电网。同时论述了该形态配电网的结构特征和优越性以及当前技术与这个设想之间的差距。在当前技术水平下,低压直流微电网和储能装置的充放电管理领域的技术已经能够满足设想需要,但是储能装置的能量体积比和能量重量比以及寿命还存在较大差距。随着储能技术的不断进步发展,未来配电网必将发生革命性的变革。

直流微电网双向储能变换器的两带通滤波器二次纹波电流抑制与均分控制方法

含多双向储能变换器的直流微电网通过逆变器接入交流负荷时,会引起直流母线侧产生二次纹波电流,并影响变换器输出电流均分效果。对此,该文提出了双向储能变换器的两带通滤波器二次纹波电流抑制方法,解决了传统电压电流双闭环控制中因限制外环电压的截止频率引起的动态响应速度慢的问题,并增强了二次纹波电流抑制效果。提出了串联微调虚拟电阻的自适应下垂控制方法,减少了储能变换器间输出电压偏差,改善了并联均流效果。在允许的电压偏差范围内,分析了虚拟电阻对输出损失功率和环流的影响,并选取使二者之和达到最小值时合适的控制参数。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

微网的主动网间重组及联合运行

本文较为全面地介绍了主动配电网的发展现状和典型应用。针对目前微网仅能单独运行,不能进行网间互动进而发挥分布式电源优势的现状,通过引入直流母线,简化了微网的网间并网,使联合运行成为可能,提出对现有主干配电网具有良好兼容性的主动重组配电网和具有地区性划分特色的配电域概念。通过发挥主动重组配电网的灵活拓扑优势,提高了配电网对分布式电源的消纳能力和运行稳定性,并利用仿真进行了可行性验证和稳定性论证。仿真表明主动重组配电网原理可行,能够切实提高供电稳定性。

Boost-Buck光伏接口变换器控制策略研究

级联应用的Buck和Boost变换器具有简单、高效、非隔离及宽电压输入范围等优点,常用作直流微网光伏接口变换器。实际应用中,需对其设计合适的控制策略以满足直流微网运行外特性要求,此外还需解决当变换器工作在高效率的单管模式时,升、降压模态的平滑切换问题。以Boost-Buck变换器为研究对象,设计了一种控制策略实现外特性要求。同时分析了模态过渡问题产生的原因,给出加入双管降频工作区间的解决方法。研制样机对控制策略进行了验证,实验结果表明所提出的控制策略能实现变换器的高效率和平滑运行,满足直流总线供电系统控制要求。

分布式发电中的储能变换器暂态电流控制研究

随着分布式发电系统和能源互联网技术的迅速发展,作为分布式发电组网重要环节之一的储能系统显得越发重要,在直流环节实现储能系统接入,可以灵活构成直流支撑母线或直流微电网,实现系统的离/并网运行。以储能变换器为研究对象,以负载电流瞬时值和并网点母线电压暂态变量为参考,提出了双向DC/DC变换器电流补偿控制方法,并对共母线组网的多台储能DC/DC变换器按照母线变换趋势进行设备自动组网和解列,避免直流微电网系统失稳。最后通过实验验证,证明了理论和分析的正确性。

直流微型电网保护系统的研究现状与关键技术

直流微型电网(微网)的保护技术是确保微网安全可靠运行的重要基础。基于直流微网特点,分析了保护系统设计中的注意事项,阐述了直流微网常见的故障类型,总结了直流微网保护系统的研究现状和关键技术,并对直流微网保护技术的后续研究方向提出了建议。

异构电池储能电站分层协调控制策略研究

针对传统直流微网控制策略中,忽略了各个储能单元之间的差异性,即电池端电压、容量、荷电状态不同的问题,提出了一种分层协调控制系统,该系统包括两层,上层进行系统功率计算和余能系数的计算;下层接收上层传递的信号,切换变换器的工作状态,实现工作模式的切换,并分析三种工作模式下的功率关系。在MATLAB/SIMULINK中对系统各个工作模式进行了仿真实验。实验结果表明:该方法可以实现在放电时,两个电池正比于剩余容量进行放电;充电时,两个电池反比于剩余容量进行充电,有效解决了异构型电池储能单元协调出力问题。负载波动时,母线电压波动稳定在5%以内,保障微电网系统稳定性。

直流微网供电系统控制技术研究

根据风能发电与太阳能发电的相辅特性以及蓄电池的储能特性,构建了一套多电源供电的直流微网系统发电模型.通过对此系统的能量流动及运行特性的分析,提出了此系统的能量管理方案.分别绘制出了直流微网各组成部分的模块方框图以及仿真模型.针对逆变器的拓扑结构得出了其控制的数学模型,采用基于SVPWM的电压电流双闭环控制实现了微网在并网和离网两种运行模式下的稳定运行和自动平滑切换.最后通过仿真测试验证了分布式电源、蓄电池、负载以及电网在不同的工况下此能源控制方案的可行性,实现了此供电系统的稳定运行.

基于DDC的直流微电网接入技术研究

以直流配电中心为核心构建的柔性互联配电网,有效解决了电磁环网问题,真正意义上实现了多回馈线闭环运行,文中基于直流配电中心重点研究了以直流电力电子变压器为核心的直流微网接入技术。首先对直流电力电子变压器的基本结构和工作原理进行了分析和介绍,并设计了相应的控制策略;然后对含有光伏、直流负载的简单直流微网及相关模型进行介绍;最后利用PSCAD/MTDC搭建了四端交直流柔性互联配电系统,并通过直流电力电子变压器接入了光伏和直流负载单元,验证通过直流电力电子变压器实现直流微网与直流配电中心互联的技术可行性。结果证明直流配电中心系统能够稳定运行,直流变压器能够满足直流微网接入的技术需求;在稳态及受到扰动时,系统能够维持稳定运行,直流负荷供电不受影响。

面向有源配电网的公共信息模型扩展

IEC61970和IEC61968标准的公共信息模型(CIM)给出了电力系统设备、用户模型及其相互关系,有效促进了管理系统间数据交互,提高了调度自动化水平。但随着有源配电网中新设备的出现,现有CIM已不能对其进行完整描述。为此本文提出了一种CIM扩展方法,在EnterPrise Architect软件环境下,根据CIM扩展的导则,对有源配电网中的分布式发电、储能设备和电动汽车充电站等新兴设备的模型进行了完整的描述。此外,与交流微网相比,直流微网具有显著的优势而受到越来越多的关注,因此本文建立了直流微网CIM模型,以满足有源配电网管理系统的信息需求。

直流微电网电压电流分布式控制方法研究

电压和电流平衡对于保证直流微电网正常运行具有重要作用。为此提出了一种新的分布式电压、电流控制方法,实现了直流微电网的均流和均压调节。所考虑的直流微电网由多个分布式发电单元(DGU)通过阻性输电线互连而成,每个DGU包括一个通用电源,通过DC-DC Buck变换器提供负载电流。所提出的分布式控制方案独立于受控微电网的初始条件,实现了均流和平均电压调节,此外所提出的方案只需要测量电网产生的电流,并且与微电网参数和通信网络的拓扑结构无关。最后通过仿真实验进行了验证,仿真结果表明,所提出的算法具有良好的全局收敛性,研究结果可为直流微电网控制提供参考。

废旧动力电池直流微网接口及能量管理研究

随着电动及混合动力汽车的普及,汽车废旧电池再利用己成为值得关注的问题。提出一种多端口功率变换结构,将多个废旧电池组和光伏接入直流母线,成为直流微网储能与发电节点。利用主从协调控制结构实现对每个电池组输出功率比例的控制;每组废旧电池本地控制器在系统启动阶段注入伪随机二进制信号(PRBS)激励得到每组电池组的频率特性来评估电池状态;根据指令控制输出电压并使能功率双向流动。利用仿真和实验手段对功率为360 W、输出电压为60 V的样机进行验证,证明了系统设计和功率控制策略的有效性。

建筑低压直流配电的关键技术研究

介绍了近年国内外建筑低压直流配电研究成果和应用实践,从电压等级和电能质量、综合保护、系统控制、系统鲁棒性的角度深入分析了其在工程实践中的要点及技术选择,将为我国直流建筑业技术的未来发展和研究提供技术支撑。

分布式直流微电网分级控制技术研究

主要分析了分布式直流微电网分级控制技术,重点研究了分布式直流微电分级控制的技术方案,不仅解决了传统控制技术的弊端,而且实现了新型控制技术的应用,进而推动了分布式直流微电网的进步和通信的畅通。