微型/便携式发电系统原动机—微型/小型内燃机的研究

随着便携式电子产品和微机电系统 (MEMS)的迅速发展 ,对电源能量密度的要求不断提高。为了满足这种需求 ,近年来 ,科学家们已经开始研究利用微型 /小型内燃机作为微型 /便携式发电系统原动机。本文对目前国内外该领域的研究进行了归纳和总结 ,结合本研究小组的研究工作 ,对存在的问题和需要解决的关键技术进行了评述 ,并介绍了未来较有应用前景的微型 /便携式发电系统原动机。

钛酸锂电池微型储能系统在风力发电机组变桨应急电源中的应用及替换方案研究

本文探讨了风力发电机组变桨应急电源中钛酸锂电池微型储能系统替换铅酸蓄电池的方案。通过介绍钛酸锂电池的结构、工作原理及其优势,如良好的充/放电特性、稳定的性能、超长的循环寿命和环保特点,展示了其作为风力发电应急电源的优越性。文章还详细阐述了替换方案,包括电芯选型、硬件和软件替换步骤,并简述了替换效果,从而论证了钛酸锂电池在风力发电领域的广阔应用前景。 。

采用变分模态分解的微型燃气轮机发电系统混合储能功率分配策略

为缓解大功率脉冲负载投切造成的船舶燃气轮机发电系统功率波动,将由飞轮储能装置和蓄电池组成的混合储能系统应用于船舶燃气轮机发电系统,提出一种采用变分模态分解(VMD)和模糊控制策略的船舶微型燃气轮机发电系统混合储能功率分配策略。基于算术优化算法优化的变分模态分解(AOA-VMD),实现混合储能系统中飞轮储能和蓄电池功率的初级分配;考虑飞轮储能转速和蓄电池荷电状态安全运行范围,设计两个并列的模糊控制器,调节飞轮储能和蓄电池的初级功率,实现飞轮储能和蓄电池功率的二次分配。建立包括燃气轮机、发电机、混合储能系统和脉冲功率负载的船舶微型燃气轮机发电系统模型并开展性能仿真。结果表明,考虑混合储能后,脉冲负载投切所造成的直流母线电压最大波动减小了6.4%,对应的微燃机转速最大变化率减小了0.02%。对比采用传统滤波器和未经优化VMD的算法,采用AOA-VMD算法分解脉冲负载的功率波动信号:投入峰值功率为40 kW的脉冲功率负载时,直流母线电压波动量分别减小3 V和2.4 V,对应的微燃机转速波动率分别减小0.012%和0.014%;切除上述负载时,电压分别减小2.7 V和0.6 V,转速波动率分别减小0.018%和0.012%。仿真结果验证了所提采用变分模态分解的混合储能功率分配策略的有效性与优越性。

微电网中微型燃气轮机发电系统整体建模与仿真

微型燃气轮机发电系统能同时产生热能和电能,具有排放少、效率高、安装方便、维护简单等特点,成为热电联供微电网中最有发展前景的分布式电源。文中根据微型燃气轮机发电系统的动态特性,考虑基本的V/f和PQ控制策略,采用正弦脉宽调制(SPWM)逆变器,以"统一"模块化思想建立了微型燃气轮机发电系统的整体模型,并采用PSCAD/EMTDC软件,在动态负荷条件下对该微型燃气轮机发电系统进行仿真,分析了微型燃气轮机与电力电子变流装置及负荷之间的相互影响。仿真结果表明,所构建的系统模型的动态特性符合实际,为进一步研究微电网中各种分布式电源之间的协调控制奠定了基础。

基于模糊PID控制的微型燃气轮机发电系统研究

根据微型燃气轮发电机系统的动态特性,将微型燃气轮机及其电气部分当作一个整体,建立了微型燃气轮机发电系统完整的数学模型,并在转速环加入模糊PID控制器,分析了微型燃气轮机系统孤网带负荷时的动态特性。仿真结果验证了基于模糊PID控制的微型燃气轮机发电系统具有良好的稳定性和灵活性。

微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行的建模与控制策略

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化仿真模型,包括微型燃气轮机本体,永磁同步发电机、整流器和逆变器四个部分。并着重研究了MTGS系统孤岛及并网运行的相关控制策略,前者采用了输出电压控制以维持负荷输出电压,后者采用了PQ解耦的双闭环控制,并提出了输出电压解耦控制与电流滞环控制相结合的新型控制策略来调节MTGS的输出功率。仿真的结果表明该策略的可行性。

微型水力发电机组系统建模与仿真

随着能源短缺现象的加剧,微型水力发电越来越被人们重视。研究了整个微型水力发电机组系统,首先分析了引水系统、水轮机和并联PID的数学模型;接着建立了相对应的仿真模型,励磁控制系统的模型,整个微型水力发电机组的模型;最后采用Matlab仿真软件,在动态负载条件下对该微型水力发电机组进行仿真,分析了负载和水头变化对机械功率、转子速度、电压和频率的影响。仿真结果表明,所建立的系统动态特性模型符合工程实际,满足系统的稳定性要求。

微型燃气轮机发电系统启动过程控制

提出了微型燃气轮机发电系统启动过程实现最大转矩电流比(MTPA)的直接转矩控制(DTC)方案。在转矩闭环控制中,解决了电机高速运行状态下功率角的位置准确计算问题;利用霍尔位置传感器解决了高速永磁电机起动时初始位置检测问题,提出相应电机起动的空间矢量合理选择方法;为了更有效提高磁链的观测精度,对独立限幅积分器和耦合限幅积分器的观测性能进行了对比。结合升速和暖机状态的电机磁链和转矩的实际要求,设计供电效率最优启动方案。仿真和实验结果证明,系统具有良好的动静态性能,保证蓄电池有限能量情况下一次快速可靠启动。

微型燃气轮机发电系统仿真模型研究

利用PSCAD/EMTDC软件建立了微燃机发电系统的原动机部分模型,以单机带负荷系统为例进行了微燃机动态特性仿真研究。仿真结果表明,该模型可以使微燃机在孤岛运行状态下有良好的负荷跟随特性,并能保证透平转速的恒定。模型很好地反映了微网中微燃机发电系统所具有的特性。

微型沼气发电系统的试验研究

根据沼气燃烧特性,对微型汽油发电机进行改装,增大了压缩比,选配、设计、加装了除尘器、脱硫器、稳压器和混合器等部件,构成了一套完整的微型沼气发电机系统。试验结果表明:改装的微型沼气发电机组能正常启动、运转平稳,各项指标符合发电机工作要求,发电功率能够满足一家一户日常用电需求。

微型燃气轮机发电系统新型并网控制技术

为了满足微型燃气轮机发电系统的并网要求,降低变换器的成本和提高可靠性,提出一种耦合虚拟磁链观测方案以解决磁链观测的偏置和启动电流突跳问题,获得了无电网电压传感器的虚拟磁链同步旋转坐标系统,设计了基于改进虚拟磁链观测器的直接功率控制策略的新型并网控制器。针对并网过程中的能量传输要求,进一步抑制发电机功率变化导致母线功率的传输波动,采用功率前馈的并网控制方案,改善了系统功率控制能力。仿真和实验结果表明,这种新型并网控制器能够稳定运行,能量传输具有快速性和稳定性。

微型燃气轮机发电系统建模与特性分析

基于微型燃气轮机与电力电子装置工作原理,对采用双脉宽调制(PWM)变换器结构的微型燃气轮机发电系统进行了整体建模。为控制交直流变换器中电容电压,整流器采用PWM恒压控制;为保证负荷侧电能质量,逆变器采用V/F控制,实现负荷侧电压与频率的稳定。利用PSCAD/EMTDC软件对微型燃气轮机发电系统动态特性进行仿真验证,结果表明该模型能够反映实际微型燃气轮机发电系统的动态特性。

FFDJ－B便携式风力发电机检测系统

讨论了风力发电机检测原理及检测系统功能结构，非工频、非正弦波信号检测方法及运用时域分仓法的软件结构。

微型燃气轮发电系统中的电池能量存储

分析了微型燃气轮发电系统中能量贮存需求,提出了确定蓄电池容量的计算方法。

适用于农户的微型沼气发电系统

开发利用可再生能源既可以有效缓解能源需求压力,又可以保护环境,实现科学发展。2006年《中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》明确指出：＂要加快农村能源建设步伐,在适宜地区积极推广沼气、秸秆气化等清洁能源技术＂。目前成熟的国产沼气发电机组的功率规格,主要集中在24～600kW这个区段。

微型燃气轮机直驱发电系统的控制与仿真

以微型燃气轮机发电系统为核心的冷、热、电联供系统是我国电力科学重点关注技术之一,研制出一套能适用于系统启动加速和发电运行的综合控制方案具有重要意义。本文提出了基于双向背靠背变流器的高速微型燃气轮机直驱发电系统结构,并研究了相应变流器的控制策略,电机侧变流器采用磁场定向的矢量控制,电网侧变流器采用基于直流母线电压的解耦控制。在Matlab/Simulink平台下搭建了微型燃气轮机发电系统仿真模型,仿真结果验证了控制策略的可行性。

微型电动车用增程发电系统控制策略研究

为了提高微型电动车的续行里程,设计了由小功率发动机、永磁同步发电机及PWM整流器组成的增程式发电机系统。根据微型电动车的运行特点,提出双功率点能量管理策略,并进行了系统仿真和实验。研究结果表明,采用的双功率点能量管理策略适用于小功率发动机,有助于提升整车的续行里程。

FAST ENGINE户外场景下的个人便携式风电产品系统设计

作者阐述:高海拔地区科考工作是一项具有重要意义和挑战性的任务,其电力供应问题是一个亟待解决的难题。为应对此问题,本研究对高海拔地区可持续风力发电的便携式应用进行了系统性分析与研究,通过对微型垂直轴风力发电技术的探讨,发现其作为一种环保、可靠且方便携带的电力解决方案,能够充分利用高海拔地区风速大的特点,提供稳定且充足的电力,并与便携性的使用场景相匹配。

生物质气化微型燃气轮机集成发电系统模拟

基于Aspen Plus模拟平台,建立了生物质气化与微型燃气轮机集成发电系统,运用该系统对稻壳的气化发电过程进行模拟,研究了气化温度,空气当量比和气化压力对集成发电系统的影响。结果表明:常压气化系统中,气化温度和空气当量比主要通过影响气化产物的热值来影响整个集成发电系统,当量比从0.2增大到0.4时,气体热值降低了43%,系统净效率降低了3.5%。与常压气化系统相比,加压气化系统能使集成发电系统净效率提高10%以上。在加压气化系统中,压比越大,加压气化相比于常压气化系统净效率增长越大,加压气化效果越好,当压比取4.5时,净效率增长最多能达到14%以上,而燃机的温比与加压气化效果呈负相关。

基于RTDS的微型燃气轮机发电系统实时仿真研究

基于RTDS实时仿真平台,建立采用双SVPWM换流器的微型燃气轮机发电系统的仿真模型,系统电机侧采用电压电流控制,控制直流侧电压稳定;电网侧采用PQ双闭环控制,控制微型燃气轮机的功率输出以满足电网或负荷的功率需求。研究负荷变化情况下微型燃气轮机发电系统的实时仿真运行情况。仿真结果表明:微型燃气轮机发电系统在负荷变化时具有良好的动态稳定性,满足系统负荷输出的需求。将微型燃气轮机部分使用Matlab/Simulink代码生成技术转化成RTDS的一个自定义模块,在RTDS上进行实时仿真测试,验证了C代码转化跨平台实验的正确性和可行性。