基于VDCG的直流微电网退役锂电池SOC均衡方案

为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡,而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems,RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题,提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-P_(m)关系式并引入SOC均衡因子,能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配,并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明:所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS的SOC均衡,具有良好的可扩展性。

面向中压直流配电网的模块化多电平电池储能系统电荷吞吐量抑制策略

模块化多电平电池储能系统(modular multilevel converter-battery energy storage system,MMC-BESS)中各子模块功率周期性波动,与其相连的电池组充放电状态频繁切换,产生额外的电荷吞吐量,危害电池储能系统寿命。当MMC-BESS用于中压直流配电网时,其交直流侧功率传输情况复杂多变,增大电荷吞吐量的抑制难度。因此,文中针对中压直流配电网中的MMC-BESS,提出一种基于二倍频环流注入的电荷吞吐量抑制策略。首先,构建中压直流配电网中MMC-BESS的数学模型;其次,剖析MMC-BESS电荷吞吐量的产生机理,分析不同运行方式下电荷吞吐量的影响因素;再次,提出基于二倍频环流注入的电荷吞吐量抑制策略,以系统总电荷吞吐量最小为目标,选取不同工况下需注入的最优二倍频环流分量;最后,多种工况下的仿真及实验结果表明,所提方法可有效抑制中压直流配电网中MMC-BESS的电荷吞吐量。

基于反激变换器的电池充电系统设计

以具有结构简单、电气隔离等优点的反激变换器为电池充电电源,分析反激变换器电路的连续和断续模式工作原理,通过设计电压电流双闭环控制方法,实现电池的恒流充电模式和恒电压充电模式,也可实现两种充电模式的切换。实验结果证明了反激变换器的连续工作模式和断续工作模式的正确性,验证了应用于电池充电电源的可行性和有效性,切换时间小于1 ms,电压波动小于1 V。

含DC/DC变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略

为了确保全钒液流电池(VRB)储能系统的安全充放电,提出含DC/DC变换器的VRB储能系统的不同充放电控制模式。在建立VRB等效电路并验证其有效性的基础上,提出内环为VRB侧电感平均电流控制,外环为恒功率、恒压、涓流切换控制的DC/DC变换器双闭环策略,并结合DC/AC网侧变换器维持直流侧电压恒定。以VRB荷电状态及端电压为约束条件,提出对应的三阶段安全充放电控制模式。以含DC/DC变换器的5kW VRB储能系统为例,对不同充放电切换控制下的VRB运行特性进行了仿真,并与传统恒定功率无切换充放电控制进行对比,分析了恒功率充放电模式下的控制策略的动态响应能力。结果表明,提出的含DC/DC变换器的VRB不同充放电切换模式能更好地使VRB工作在安全运行区域,且具有良好的充放电动态响应速度。

基于LCL滤波器的蓄电池双向DC/DC变换器的研究

针对LCL型滤波器在DC/DC储能变换器的应用中,流过滤波电容的电流难以准确测量的问题,提出了一种电容电压内环反馈控制方法。首先依据蓄电池对充放电电流的要求,对LCL滤波器的参数进行了设计,以蓄电池侧电流为控制对象,加入滤波电容电压微分的反馈环节,增加系统阻尼,提高系统的稳定性。将LCL型滤波器应用到DC/DC储能变换器中,相比于传统的L型滤波器,可以大大减小滤波电感值,减小蓄电池充放电电流纹波,延长蓄电池寿命。最后通过仿真和实验验证了该方案的正确性和有效性。

蓄电池充放电的双向DC/DC变换器研究

铅酸蓄电池的充放电过程是影响其使用寿命的重要因素之一,在充放电过程中存在着充电时间长、温升高、析气严重等问题。针对充电时间长这一问题,分析了能量流动的影响因素,提出了一种新型双向DC/DC变换器,该变换器采用耐高压的IGBT器件的桥式电路和零电压移相控制对蓄电池进行充放电;分析了双向DC/DC变换器拓扑及其软开关特性,并利用Matlab/Simulink进行仿真。结果表明,采用零电压相移控制的双向DC/DC变换器能够对蓄电池进行快速可靠的充放电且能稳定输出电压,从而为光伏系统提供稳定电源,提高蓄电池的使用寿命。

用于蓄电池储能的双向DC-DC变换器的实现

针对现有充放电装置存在的问题,提出通过补偿电路以提高充放电装置的效率。简单介绍了其工作过程并完成了主电路关键元件的参数设计如开关管、励磁电感、谐振电感、谐振电容、滤波电容等。搭建了868 W,95 k Hz的实验平台进行实验测试,实验结果表明:该装置可以实现对蓄电池自主充放电,即在充电过程中先以10 A恒流充电,其纹波为4%,再以90 V恒压充电,其纹波为0.7%。在放电过程中以10 A恒流放电,且稳定可靠,延长了蓄电池的使用寿命。

基于双向DC/DC变换器锂离子电池充放电控制研究

在对已有双向DC/DC变换器进行优化设计的基础上,提出一种适于光伏系统中不完全放电的锂离子电池的两阶段充电控制策略。在Matlab仿真环境下,搭建了基于双向DC/DC变换器的充放电仿真电路和独立光伏系统整体供电电路,并在负载变化的不同条件下进行了仿真,检验了电路拓扑结构的正确性以及充放电控制策略的合理性。

蓄电池充、放电装置中的PWMACDC变流器设计

针对蓄电池维护需要 ,研制了一种集充电、放电功能于一体的蓄电池充放电装置。该装置采用PWMAC DC变流器控制 ,实现了网侧电流正弦化及单位功率因数 ,从而大大减少了其对电网的谐波污染。回馈型放电模式 。

蓄电池充放电装置中双向AC／DC变流器的研究

研制了一种集充电、放电功能于一体的蓄电池充放电装置。该装置采用双向功率流控制技术,实现了蓄电池的充放电控制。网侧电流正弦化和单位功率因数的实现大大减少了对电网的污染,而直流电能的并网发电,使得装置具有很好的节能效果。

DC-BANK系统中蓄电池的充电管理

针对提高DC-BANK系统对变频器抗"晃电"现象时的供电可靠性,实现DC-BANK系统中蓄电池高效、无损、快速的充电目标,设计了基于单片机控制的三段式充电方案。该方案中单片机采样蓄电池的电流、电压和温度信号,经过处理,输出控制信号,控制三相可控硅整流,完成对蓄电池的智能充电。通过充电系统硬件电路的设计和软件的编程,采集实际应用数据,该方案可以在十个小时以内将电池充满到90%的电量,完全能够保证在需要时为变频器提供直流不间断电源的支撑。

基于SSA-BP神经网络的蓄电池SOC估计

蓄电池作为变电站直流电源的最后一道保护屏障,一个精确的蓄电池荷电状态(SOC)估计值极为重要。为选择一个精确,易实现的SOC估计方法,采用麻雀搜索算法优化的BP神经网络作为SOC估计模型。该方法具有BP神经网络高适应性、非线性映射能力等优点,同时解决了BP神经网络容易陷入局部最优解的问题。通过数据仿真验证,SSA-BP神经网络能够更加精确地进行蓄电池SOC值估计,具有更小的误差和更快的迭代速度。

关于电动自行车用充电器充电制式检测方法的研究

电池的多样性导致了充电制式的多样性。对一款未知充电器的充电制式,特别是当充电制式有多个充电阶段,且每个阶段有多个跳转条件的智能型充电器,需测试其充电曲线,了解该充电器的充电制式分为几个阶段,且每个阶段是什么模式,然后对每个阶段的具体参数进行针对性的检测。经过对多种不同充电器的各个阶段的参数及跳转条件的研究,笔者找到了一种检测方法。使用直流电子负载模拟电池,通过恒流工作模式、恒压工作模式、恒阻工作模式、恒功率工作模式,对不同的充电条件进行设置,能任意控制电流、电压的时长,从而在检测出所需的参数的同时,大幅度缩短检测周期。

变电站蓄电池远程充放电装置的应用

针对变电站蓄电池管理的问题,引入远程充放电装置,研究了变电站蓄电池远程充放电装置的应用课题。变电站蓄电池组与直流母线的无缝连接在大功率二极管和直流接触器的并联作用下,实现了后备电源的无缝接入,从而确保了变电站蓄电池的运行效果。确定变电站蓄电池远程充放电状态,在整流模块与放电仪放电中获取远程充放电数据,实时监测蓄电池电压、电流、温度等参数,满足变电站蓄电池的管理需求。通过应用测试,验证了该装置的充放电控制效果更佳,可在实际生活中应用。

蓄电池守护装置谐波建模及稳定性分析

研究了双向DC/DC拓扑的蓄电池守护装置的谐波稳定性问题。针对常见的双向DC/DC拓扑建立了系统的时域稳态模型,通过傅里叶变换映射至基于谐波状态空间的频域谐波模型,分析了系统中的电力电子非线性元件及调制方式对直流输出电压的影响。通过构建谐波传递函数,采用广义奈奎斯特稳定判据分析了不同控制参数下谐波模型的稳定性。基于MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所建模型的正确性及分析方法的有效性。

双重化双向DC/DC变换器鲁棒反演滑模控制策略研究

针对双闭环控制策略在双向DC/DC变换器动态性能、谐波抑制和抗干扰能力等方面不足,提出一种鲁棒反演滑模控制策略,建立锂离子电池等效电路模型,搭建双重化双向DC/DC变换器主电路,最终利用实验平台对锂离子电池组在两种控制策略下充放电情况进行对比分析,同时对鲁棒反演滑模控制策略下输入电压大幅扰动进行研究。实验和仿真验证所提方法有效性,在锂离子电池组充放电控制上鲁棒反演滑模控制策略相对双闭环控制策略更具有优势且对提高蓄电池充放电效率具有普遍性。

宽电压范围输出的双向DC/DC变换器的研究

基于对蓄电池维护的需要,采用由2个Bi Buck-Boost电路拓扑组合的方法,设计了一种宽电压范围输出的双向DC/DC变换器,研制了一台10kW的样机.实验结果表明,该样机可以实现对单节蓄电池或多节蓄电池组进行充放电,在额定功率范围内,输出电压、电流稳定,纹波小,响应速度快,验证了设计的正确性.

锂电池SOC估算及改进型DC/DC变换器均衡电路研究

锂离子电池组的不一致性导致电池组增加过充电或过放电风险,并造成个别电池易于老化,使电池组的可用容量和寿命下降,且过充电产生的热量会影响电动汽车的使用安全性。基于此,提出以开关阵列为核心的双向DC/DC变换器均衡电路,以荷电状态(SOC)极值和均值为均衡开启和结束条件,采用主元分析法(PCA)-蚁群算法(ACO)-Elman动态神经网络-无迹卡尔曼滤波(UKF)联合算法进行SOC估算。实验及仿真结果表明,通过算法间取长补短既克服系统输入变量维数大、Elman神经网络易陷入局部最优、UKF过于依赖模型等缺陷,又使均方差达到1%,提高算法的稳定性,计算速度快,且与其他均衡方案相比,均衡耗时短、效率高。

带低频纹波抑制的单级充放电高频环节DC-AC变换器

提出一种带低频纹波抑制的单级充放电高频环节DC-AC变换器,并深入分析研究这种变换器的电路拓扑、具有恒流充放电的类整流单极性移相控制策略、稳态原理、输入二倍频电流纹波抑制等关键技术,获得重要结论。该电路拓扑由输入二倍频电流纹波抑制电路和单级充放电高频环节DC-AC变换电路级联构成,该控制策略是通过双向整流电路将高频变压器的正弦脉宽脉位调制波整流成输出正半周或负半周的正弦脉宽调制(SPWM)波,并实现蓄电池的恒流充放电,输入二倍频电流纹波抑制电路是在蓄电池和输入滤波电容之间串联一个L_rC_r并联谐振电路。研制的样机实验结果表明,该变换器具有高频隔离、单级双向充放电、变换效率高、充放电电流纹波小等优点。

蓄电池DC-DC换流器充电的阻抗及稳定性研究

针对蓄电池充电会对直流微电网稳定性造成影响的问题进行研究。以蓄电池DC-DC换流器充电模块阻抗为研究对象,对恒流充电和恒压充电两种控制方式建立模块的阻抗模型,求出蓄电池换流器模块的输入阻抗,建立直流微电网等效模型,利用阻抗比禁止区判据进行稳定性判定,分析蓄电池内阻、负载传输功率、换流器滤波参数对系统稳定性的影响,最后用PSCAD仿真验证理论分析的正确性。