并联型直流电力弹簧的简单拓展移相控制策略

直流电力弹簧(direct current electric springs,DCES)作为一种解决光伏和风电并入直流微网出力不稳定而引起的电能质量问题的新途径,具有配置灵活、体积小等优势。该文提出一种针对基于三有源桥(triple active bridge,TAB)拓扑的并联型直流电力弹簧(DCES with parallel topology)的拓展移相(extended-phase-shift,EPS)控制策略,EPS控制相较于单重移相(single-phase-shifting,SPS)控制,具有减小电源侧回流功率、增大零电压开通(zero voltage switching,ZVS)区间、减小开关器件电流应力、减小光伏电源容量等优势。该文在EPS控制的基础上实现了在电源侧电压较大范围波动情形下并联型DCES全部开关器件的ZVS,并提出回流功率优化控制策略。最后,实验验证了所提EPS控制策略的正确性和有效性。

基于微分平滑理论的多直流电力弹簧电压平稳控制方法

为实现含高比例可再生能源情形下直流微电网母线电压的平稳控制,提出基于微分平滑理论的多直流电力弹簧(DCES)协调控制方法。针对直流微电网多DCES非线性特性与多运行工况,上层设计微分平滑控制方法,直接补偿非线性分量,确保在可再生能源出力波动、系统参数摄动情形下直流母线电压平稳,提升系统稳定性与鲁棒性,同时为下层控制提供电感电流参考轨迹;下层控制设计基于DCES工作模态的模型预测控制方法,通过简化寻优计算量,确保系统动态响应的快速性,无需通信,即可实现电感电流参考轨迹跟踪与各段直流母线电压波动平抑。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于d SPACE的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。

基于新型直流电力弹簧的光伏系统

针对光伏发电系统功率输出随机性强、波动性大问题,提出了一种基于新型直流电力弹簧(DCES)的独立光伏系统,以提高关键负载电能质量。首先建立DCES的拓扑结构及相应控制策略,然后对系统提出一种能量管理算法,且详细研究了DCES的建模及控制器参数设计,使得关键负载的电压能跟踪给定值。最后,基于MATLAB/Simulink仿真结果,验证所提出的DCES能抑制直流非关键负载的电压,从而稳定直流关键负载功率和电压。

直流电力弹簧研究进展及应用综述

在可持续发展战略的大环境下,越来越多的新能源接入电力系统。大量新能源尤其是光伏发电的接入使直流电力系统的安全运行受到了一定的影响。直流电力弹簧(DCES)是一种用于稳定电压和提高电能质量新兴的技术。本文介绍了直流电力弹簧的背景,稳定电压的原理以及相关的发展状况并分析列举了一些DCES在工程上的相关应用,为直流电力系统稳定性的研究提供了参考。

考虑直流电力弹簧的“光储直柔”系统协调控制策略研究

分布式光伏输出功率产生的较大波动会对配电网的系统稳定性产生较大影响。“光储直柔”系统作为一种新型的建筑低压直流配电系统,是解决分布式光伏发电就地消纳和提升电网互动能力的重要方式,但是直接使用储能装置吸收光伏功率波动,所需储能容量较大,成本较高。直流电力弹簧作为新型的电力电子稳压装置,为消纳分布式光伏提供了新的解决办法,但是单个直流电力弹簧提供的电压调节能力相对较弱,针对这一问题,提出了一种基于下垂控制的多直流电力弹簧的协调控制策略。为合理利用建筑“光储直柔”系统的柔性调节能力,提出了一种考虑直流电力弹簧的“光储直柔”系统能量管理模式和协调控制策略,能在电网紧急情况下对电网提供有效支撑。最后在多场景下进行仿真验证,仿真结果证明了所提方法的有效性。

考虑通信时延的直流微电网多电力弹簧电压平稳控制方法

通信时延是影响微电网多直流电力弹簧(DC electric spring,DCES)分布式控制性能的关键因素。针对最大时延边界求解准确性与控制器设计复杂性间的矛盾,应用微分平滑理论,提出一种多DCES分布式电压平稳控制方法。功率外环考虑通讯时延对直流母线功率精准分配影响,设计牵制一致性控制方法,构建具有动态可逆特性的微分平滑控制律,实现非线性系统输出特性的线性化转化,快速准确求取DCES滤波电感电流期望轨迹;电流内环设计基于DCES开关模态的模型预测方法,以DCES滤波电感电流期望轨迹快速跟踪为目标设计评价函数,快速求取DCES最优开关模式,实现直流母线电压平稳控制。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果验证了所提控制方法具有计算量小、稳定性好、鲁棒性强的特点。

基于一致性理论的直流微电网多电力弹簧分布式电压平稳控制方法

针对直流微电网高比例可再生能源的功率波动和直流电力弹簧(DC electric spring,DCES)参数摄动对系统电能质量的影响,提出一种简单的多DCES分层控制策略,实现直流母线电压平稳与关键负载的可靠运行。下层控制设计基于DCES开关模态的模型预测方法(model predictive control,MPC),建立以快速跟踪电感电流期望轨迹为目标的系统评价函数,实现各段直流母线电压波动的快速平抑。上层控制采用一致性算法动态调节直流电压母线参考值,同时求取下层控制器所需的电流期望轨迹,仅需本地信息和相邻信息即可实现多DCES的协调控制和直流母线电压平稳控制,闭环控制系统的全局稳定性可由Lyapunov稳定性定理证明。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果验证了所提出方法具有动态响应快、稳定性好、鲁棒性高的特点。

不平衡电网下储能系统直流纹波分析及抑制策略

针对微电网中三相逆变器接不平衡负荷在储能变流器直流侧引入低频纹波的问题展开研究。通过建立三相两电平变流器开关函数等效模型,分析了低频电流纹波的产生原因,指出直流电流的低频分量主要由不平衡负荷的负序分量引入,且与微网内三相负荷的不平衡度成正比。为降低低次谐波对系统振荡的影响,提高微电网运行的可靠性,提出一种基于重复+比例积分复合控制的Buck-Boost型直流电力弹簧的低频电流抑制方法,并根据建立的电力弹簧小信号频域模型,利用小增益原理对所提出的复合控制策略的稳定性进行了分析,并对重复控制关键环节及参数进行设计。最后,利用Matlab/Simulink仿真模型及2 kV•A实验样机验证了所提方法的有效性。