考虑时变线阻的多储能SOC稳定均衡控制策略

在直流微电网中,由于线路阻抗大小差异的复杂化,难以保证各储能单元之间达到荷电状态(state-of-charge,SOC)均衡。为此,提出一种考虑时变线阻的SOC均衡改进控制策略。首先,通过线路阻抗和SOC幂指数构造的平衡因子来修正控制系数,提高SOC的辨识度。同时,利用输出电流来约束平衡因子,提高系统的抗扰能力。在SOC均衡之后,SOC平衡因子G变为1,此时依赖线路阻抗信息但不受线路阻抗变化影响,可平稳地保持电流分配。并且结合输出电流构造的电压补偿环节有效地解决了母线电压质量和SOC均衡控制效果之间的矛盾。其次,针对基于SOC均衡的改进控制策略易受恒功率负载影响的问题,利用混合势函数理论进行建模,得到稳定性判据,有利于保障系统的稳定运行。最后,仿真结果表明,所提出的改进下垂控制能够有效地消除线路阻抗的影响,提高电流分配精度,实现SOC均衡,并验证了在各种突发扰动及极端情况下所提控制策略的有效性和正确性。

基于二阶一致性算法的电池储能系统SOC均衡及功率分配策略

为延长电池储能系统的整体寿命,需保持储能系统中各单元的荷电状态(state of charge,SOC)均衡。为此,提出一种基于二阶一致性算法的改进下垂控制策略,通过指数函数嵌套变化系数,实现不同容量储能单元快速SOC均衡。在SOC均衡的基础上设计二次控制策略,在一定通信时延下实现频率、电压恢复和有功、无功功率合理分配。最后,以4台储能单元组成的电池储能系统为算例进行仿真,验证了所提控制策略的有效性,SOC能够快速收敛达到均衡状态,频率、电压能够恢复到额定值,有功、无功功率能够按照相应下垂系数比例进行分配。

基于改进阻性下垂控制的分布式储能系统SOC均衡策略

低压微电网运行时,由于各分布式储能单元初始状态不一致和输出线路阻抗差异,采用传统阻性下垂控制易出现荷电状态(state of charge,SOC)不平衡问题,由此提出一种基于改进阻性下垂控制的储能系统SOC均衡策略。该策略首先引入动态虚拟复阻抗,消除各逆变器输出线路阻抗差异,实现阻性下垂控制功率解耦和有功功率精确均分。然后改进传统阻性下垂控制方程,通过各分布式储能单元的SOC变化自适应调整下垂系数,确保低压微电网各储能单元在充放电过程的SOC平衡,并对下垂控制过程中的电压与频率偏差进行补偿,进一步提升系统稳定性。最后,通过搭建仿真模型验证了所提策略的有效性。

基于改进SOC幂指数下垂控制的混合储能能量均衡策略

为了抑制微电网电压波动、消纳不平衡功率,针对直流微电网中的锂电池和超级电容混合储能系统,提出一种改进SOC幂指数的下垂控制能量管理方法。该方法不仅改进了传统下垂控制电流均衡度差和会导致电压偏差的缺点,还采用阻抗在线检测法量化线路电阻值,消除了其对储能输出电流均衡度的影响,并通过二次控制对下垂控制所引起的直流母线电压偏移进行补偿。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了光储直流微电网仿真系统模型,检验了所搭直流微电网的电压稳定效果,并验证了改进SOC幂指数下垂控制方法相对于传统下垂控制方法的优越性。

基于FSBB变换器的直流微电网SOC平衡控制策略

针对直流微电网工作时易出现储能单元SOC不平衡的现象,提出一种基于四开关BuckBoost(FSBB)变换器的直流微电网SOC平衡控制策略。使用四开关Buck-Boost变换器替换双向DC/DC变换器与蓄电池相联,既保证功率可以双向流通,又提高储能单元动态响应能力和抗干扰能力;设计了一种基于储能单元SOC平衡的改进下垂控制策略,将蓄电池SOC函数与下垂系数相结合,使各储能单元在充放电过程中按SOC值分配输出电流,实现储能单元SOC平衡和单元间电流合理分配;同时负载跳变时保持母线电压稳定,实现不同模式的平滑切换与功率分配,且无需互联通信,降低系统设计成本。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。

基于改进型P-E下垂控制的低压交流微电网不同容量储能单元SOC均衡策略

针对现有基于有功-电压(P-E)下垂控制的荷电状态(SOC)均衡方案未考虑容量差异对分布式储能单元(DESU)SOC均衡影响且SOC均衡过程伴随着电压质量下降的问题,提出适用于不同容量DESU的SOC均衡策略。分析传统P-E下垂控制工作特性,得到SOC、电压和频率调节机理。在P-E下垂控制中引入SOC、电压和频率调节项,并引入多代理技术计算SOC调节项中的SOC平均值。改进后的P-E下垂控制在无需中央控制器/本地脉冲控制器和不影响电压质量的前提下,消除不同容量DESU组间SOC不均衡差,并克服负荷波动引起的电压下降和频率上升问题。建立所提方案小信号模型,通过分析根轨迹确保设置的控制参数保持系统稳定。仿真模型和实验平台获得的仿真和实验结果证实提出策略的可行性。

孤岛微电网不同尺寸DESUs的SoC均衡方案

为实现孤岛微电网中不同尺寸(容量和电压)分布式储能单元(Distributed Energy Storage Units,DESUs)的荷电状态(State of Charge,SoC)均衡,提出一种基于P-ω下垂控制的改进型控制方案,在无需中央控制器和通信的前提下实现不同尺寸DESUs的SoC均衡,延长DESUs的使用寿命。在分析传统下垂控制原理和SoC的基础上,阐明所提方案实现不同尺寸DESUs的SoC均衡机理。仿真和实验结果说明:所提方案能够消除尺寸参数差异对SoC均衡的影响,通过SoC均衡因子的调节实现不同负荷下不同尺寸DESUs的SoC均衡。

考虑SOC均衡的直流微网储能系统控制策略研究

在直流微电网中分布式储能系统起着稳定母线电压、维持系统功率平衡的关键作用。针对多个储能单元中荷电状态(SOC)不同会造成过充或者过放,从而影响系统稳定性的问题,提出一种改进SOC均衡下垂控制策略。首先,将储能装置的下垂系数与SOC嵌套反正切函数联系,充分利用反正切函数和幂函数的优点。其次引入变加速因子,在SOC差异较小时进一步加快均衡速度。同时,为了解决均衡过程中引起的母线电压偏差问题,在上述改进控制策略基础上增加二次电压补偿环节,使用一致性电压均衡器减少母线电压的波动。最后搭建了直流微网储能系统的仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可以动态实现SOC快速均衡,并有效维持了微网内功率平衡和母线电压稳定。

直流微电网基于自适应下垂系数算法的多储能SOC均衡控制策略

本文针对独立运行直流微电网中多组储能单元之间荷电状态(SOC)的均衡问题,提出基于自适应下垂系数算法的多储能荷电状态均衡控制策略。自适应下垂系数算法根据锂电池SOC偏差动态调节下垂系数;当SOC偏差较大时,调整下垂系数使放(充)电时SOC较高(低)的锂电池最大功率放(充)电,同时控制另一组锂电池补足剩余功率,加快均衡速度;SOC偏差较小时,在考虑不同线路阻抗和实际容量的基础上优化下垂系数,实现SOC均衡控制。采用母线电压自动恢复控制实现母线电压的无差控制,控制母线电压稳定,提高供电质量。最后,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提控制策略可以实现多储能单元荷电状态快速均衡,并维持母线电压稳定。

考虑SOC自均衡的光储独立微电网协调控制

针对多分布式电源组成的混合微电网,考虑孤岛模式下光伏与储能系统协调运行,对其能量管理控制策略展开研究。首先,考虑储能系统荷电状态SOC平衡,提出了一种改进的动态下垂控制策略,以提高不同储能系统间输出功率的均衡度,延长储能单元使用寿命。其次,针对光伏输出功率波动以及SOC状态变化,设计了分布式电源的多模式切换控制算法,根据场景运行在不同的控制模式,实现分布式微电网能量管理目标。通过搭建Matlab/Simulink仿真模型,储能系统能够根据SOC状态快速分配功率,同时协调光伏系统维持微电网稳定运行,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

改进SOC下垂控制的分布式储能系统负荷电流分配方法

随着分布式发电及直流微电网的快速发展,分布式储能得到学者们的广泛关注。文中针对分布式储能系统中储能单元荷电状态(state-of-charge,SOC)的随机性以及变化缓慢的特点,在储能单元充电和放电过程中采用改进的SOC幂指数下垂控制策略。SOC的幂函数可提高SOC分辨率,SOC指数函数下垂曲线平滑且没有间断点,改进的SOC幂指数下垂控制有利于寻找最优下垂曲线使系统快速收敛到均衡状态。由于下垂控制对系统的稳定性有影响,为此文中给出了用于分析系统稳定性的特征方程和系统控制结构图,由劳斯稳定判据结合直流母线电压跌落范围验证了系统的稳定性。通过由2台储能单元组成的实验平台,验证了所提下垂控制策略的可行性,负荷能够按容量快速分配,且能够快速收敛到均衡状态。

孤岛电网中多储能设备SOC一致性优化策略

基于下垂控制策略的蓄电池储能管理方案被广泛应用于孤岛电网,但在放电过程中并联蓄电池储能设备相互间将出现电荷状态(State of Charge,SOC)差异,使某些储能设备提前退出运行,显著削弱了系统稳定性。针对上述问题,提出一种适用于多储能设备的SOC一致性控制策略,并进行优化。将SOC作为下垂控制器输入量,根据SOC实时调节储能设备的输出功率,使并联储能设备的SOC在放电过程中逐渐趋于一致,进而在孤岛电网频率偏移约束以及逆变器最大输出有功功率限制下对加速因子进行在线优化,显著减少了并联蓄电池储能设备间SOC最终差值,达到更佳的均衡效果。仿真与实验结果验证了SOC一致性优化控制策略理论分析的正确性和实现方案的有效性。

基于自适应下垂控制的直流微电网多储能SOC动态均衡策略

直流微电网处于孤岛运行状态时需要储能来维持整个系统的功率平衡与电压稳定,而分布式接入的储能单元由于负荷功率分配不合理等会出现荷电状态(state of charge,SOC)不一致问题。为了实现不同储能单元SOC之间的快速均衡,提出了一种基于自适应下垂控制的多储能SOC均衡策略。在所提策略中,储能单元的下垂系数通过反正切函数与SOC建立联系,下垂系数可随SOC在允许范围内自适应地变化,以达到合理分配功率、均衡多储能SOC的目的。此外,为了加快均衡速率,引入放大因子,并建立采用所提控制策略的直流微电网小信号模型,对放大因子对系统稳定性的影响进行了分析。最后,搭建了光储直流微电网硬件在环仿真(hardware-in-the-loop simulation,HILS)实验平台,实验结果验证了所提控制策略在快速均衡多储能SOC方面的有效性。

直流微网储能系统SoC均衡及电压恢复

针对传统下垂控制无法均衡储能单元SoC及母线电压跌落问题,提出了一种带有母线电压恢复的荷电状态(SoC)均衡控制方法。根据电池组SoC的不同,改变不同储能单元输出电流,实现负荷功率的动态分配,最终达到SoC均衡的目的。在传统下垂控制的基础上增加SoC控制环节和直流母线电压补偿环节,可以在无通信的情况下均衡各储能单元SoC,同时相比于调整下垂系数,对系统稳定性影响较小。最后,通过仿真和试验验证了所提方法的有效性。

考虑SOC自均衡的直流微电网协调控制策略研究

针对独立运行的直流微电网,提出了一种多模式协调控制策略。首先,针对母线电压受负荷变化影响存在的闪变问题,设计了一种直流微电网多模式切换控制算法,该算法可根据母线电压的变化,实现系统工作模式的自适应切换,达到稳定母线电压的目的;其次,为了避免储能单元(energy storage unit,ESU)过度放电和深度充电,储能系统(energy storage system,ESS)采用改进下垂控制,在充放电过程中,均可使荷电状态(state of charge,SOC)趋于均衡;最后,仿真结果表明所提控制策略在保证SOC快速均衡的前提下,可减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行,从而验证了所提控制策略的有效性。

基于分布式下垂控制的微电网分布式储能系统SOC平衡策略

针对孤岛交流微电网中的分布式储能系统(DESS)采用传统的P-f下垂控制时出现的荷电状态(SOC)不平衡问题,提出一种分布式下垂控制。该方案通过在传统的P-f下垂控制基础加入SOC平衡因子控制逆变器输出的有功功率,从而实现不同容量的DESS充电和放电过程中SOC平衡,并且在SOC平衡过程中频率不会发生偏移。当SOC平衡以后,SOC平衡因子为1,控制算法自动变为传统的P-f下垂控制。由于下垂系数一般很小,频率可以保持在规定的范围(±1%)内。此外,通过调节SOC的下垂系数,可以调节SOC的平衡速度。最后,不同工况下的仿真和实验结果验证了所提方案的有效性。

基于SOC均衡的直流微电网储能单元鲁棒下垂控制方法

由于各并联储能单元的线路参数、初始荷电状态(SOC)不相同,在系统运行时会导致不同储能单元的SOC不平衡,影响蓄电池寿命。提出一种基于SOC均衡的鲁棒下垂控制方法,以平衡各储能单元的充放电SOC,并克服线路阻抗对均衡的影响。该方法将直流下垂控制系数与蓄电池的SOC关联,使各个储能单元能根据其SOC动态调节负荷电流。同时利用直流母线公共点电压作为反馈信号,将各个储能单元的线路阻抗等效为储能变换器的部分输出阻抗,有效减小线路阻抗不匹配对负荷电流分配和SOC均衡精度的影响,并可实现直流母线电压的稳定。对系统进行了稳定性分析,确定了控制参数的选择范围,经MATLAB/Simulink软件仿真,结果验证了该方法的有效性。

基于改进下垂控制的并网级联型储能系统SOC均衡策略

针对并网级联型电池储能系统的电池荷电状态(State of Charge,SOC)不均衡问题,提出了一种基于改进下垂控制的电池组SOC均衡策略。该策略在传统下垂控制基础上,通过考虑各电池组SOC实时估计信息,在不影响正常功率输出并保持与电网同步的前提下,引入分配修正项来实时优化分配各级联模块的有功功率和电压幅值参考,实现各级联模块的SOC均衡。通过调整分配修正系数,调节各级联模块输出功率差异,从而控制电池组的SOC均衡速度。采用奇异理论分析了该控制策略的稳定性,给出了控制参数的设计依据。不同工况下级联型储能系统的仿真结果,验证了所提控制策略及其理论分析的正确性和有效性。

基于储能单元SOC的改进下垂控制策略

针对孤岛直流微电网中的储能单元间荷电状态(state of charge,简称SOC)不均衡的问题,提出基于储能单元SOC的改进下垂控制策略.分析各储能单元SOC及其在一定时间内的变化率,对各储能单元设置独立的下垂系数,实时控制各储能单元充放电电流,实现SOC均衡控制.采取更新指数的方法解决均衡速率逐渐变慢的问题.在Matlab/Simulink中仿真验证改进控制策略,结果表明:相对于传统下垂控制策略,改进下垂控制策略能实现各储能单元SOC均衡控制,且提升了均衡后期的SOC均衡速率.

基于改进下垂控制的直流微电网大扰动稳定性分析

针对含恒功率负荷的改进下垂控制直流微电网系统大扰动稳定问题,本文基于混合势函数理论,提出一种适用于改进下垂控制的直流微电网系统稳定性判据推导方法。通过推导得到稳定性判据,给出恒功率负荷稳定运行边界和储能变换器下垂系数及幂指数的取值上界。该判据能够良好地反映改进下垂控制的直流微电网系统大扰动稳定性与储能变换器下垂系数及幂指数取值间的关联,为系统控制参数的选取提供了重要参考。仿真验证了所提方法和稳定性判据的正确性。