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。

无功补偿与储能集成系统中H桥级联型功率变换器相内SoC快速均衡

无功补偿与储能集成系统应用于风、光电站具有经济性,其中H桥级联型功率变换器具有低功率因数运行特点,提升其相内SoC均衡速度有助于提升电池安全和储能系统容量利用率。在调制约束下,考虑相内SoC均衡中电压无功分量的叠加,分析不同功率因数时功率单元的SoC均衡能力。基于分析,提出相内SoC的快速均衡方法,设计均衡控制电压有功分量叠加方法,充分利用功率单元的SoC均衡能力。基于各功率单元叠加的电压有功分量设计相应单元的无功分量叠加方法,提升功率单元的SoC均衡能力。仿真分析验证了相内SoC快速均衡控制的有效性。

基于SOC的串联连接锂电池能量均衡控制研究

串联锂电池的SOC均衡控制对提高电池寿命具有重要意义。针对锂电池单体SOC表现出离散性的不同情况,本文研究了一种主动均衡与被动均衡相结合的混合均衡方案,其中主动均衡器拓扑由多绕组反激变换器实现,被动均衡器由电阻与开关组成并联在单体电池两端,详细分析了混合均衡器的工作原理。在控制策略上讨论了锂电池SOC的离散性对均衡速度的影响,引入表征SOC离散度的标准差和表征离散原因的系数以实现SOC不同离散情况下的快速均衡。所提出的混合均衡器拓扑和控制方案能够使耗能与均衡速度获得优化,实验结果验证了文中理论的可行性。

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。

考虑能量效率和SOC均衡的电池储能电站双层功率分配策略

电化学储能电站在应用于调频、调压等功率波动性工况时,存在能量效率较低、荷电状态(state of charge,SOC)不均衡等问题。该文提出考虑能量效率和SOC均衡的电池储能电站双层功率分配策略,其主要包括单元优化层和子系统优化层:单元优化层通过充电/放电优先级分区计算实际运行单元数量及其编号,建立以储能单元能耗最小为目标的优化模型,并采用遗传算法求解最优解集;子系统优化层引入基于电化学阻抗的电池能耗模型,以储能子系统能耗最低和SOC均衡为目标建立多目标优化模型,并采用非支配快速排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II,NSGA-II)进行求解。通过某地区锂电池储能电站实际参数验证所提策略的有效性,结果表明,与SOC比例分配策略和单层功率分配策略相比,所提功率分配策略在降低电站能耗的同时能最大程度实现SOC均衡,保障电站双向调节能力,提高储能电站经济性。

基于SOC变频飞度电容法的VFB能量均衡控制策略

为解决全钒液流电池(VFB)组成材料差异、生产工艺误差和运行中电化学反应速率不一致等对电池容量、使用寿命、安全和转化效率带来的问题,提出基于SOC变频飞度电容法的VFB能量均衡控制策略。该策略以SOC为均衡判断依据,超级电容为能量转移元件,通过切换MOS管,改变MOS管的频率,实现电池间能量的平衡。同时,为降低开关管损耗和提高均衡效率,利用Simulink仿真对比定频率和变频率均衡的差异。仿真结果表明该策略可有效改善电池组间的能量平衡,提高系统的使用寿命。

基于非排序的MMC-BESS的SOC均衡策略

为降低模块化多电平储能系统在传统的基于排序的荷电状态平衡策略下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关频率,减少系统在信号调制环节中对芯片资源的过度依赖,提出了一种非排序的SOC均衡策略,基本思想是根据子模块SOC大小进行分组,并对其施加不同的控制,以此降低IGBT的开关频率。在MATLAB/Simulink平台上建立的MMC-BESS并入10 kV电网的实验系统模型验证了所提出的策略相较于传统的SOC均衡策略有效地降低了IGBT开关频率。

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。

风电波动平抑下考虑SOC均衡及收益的电池储能功率分配策略

针对电池储能(battery energy storage system,BESS)平抑风电波动过程中电池单元荷电状态(state of charge,SOC)均衡性较差且未考虑风储净收益的问题,提出了风电波动平抑下考虑SOC均衡及收益的BESS功率分配策略。首先,建立综合考虑售电收益、弃风惩罚、缺电惩罚及BESS运行成本等多个因素的风电并网指令优化模型,以并网指令波动率、电池组SOC标准差等多个因素为约束条件,提出改进算术优化算法(improved arithmetic optimization algorithm,IAOA)求解该优化模型。然后,将BESS划分为两个电池组,设计了BESS双层功率分配方法(double-layer power allocation method,DPAM),上层将BESS充放电指令分配给两个电池组,下层根据最大充放电功率原则或新型SOC均衡原则将电池组充放电指令分配给各自的电池单元。最后,通过仿真对所提策略进行了验证。仿真结果表明:IAOA加快了寻优速度,提高了寻优精度;DPAM提升了电池组内电池单元SOC的均衡速度,改善了均衡程度;提出的功率分配策略进一步降低了风电并网波动率,同时提高了风储系统净收益。

COR理论与SOC模型整合视角下正念对工作幸福感的影响研究

通过整合资源保存理论和选择补偿最优化模型,探索并构建了以情绪耗竭为中介变量,以目标平衡为调节变量的员工正念对工作幸福感影响的理论模型,揭示了正念如何帮助员工通过资源运用与融合促进工作幸福感的作用机制。研究结果表明:一方面,正念通过资源选择增加工作幸福感以实现资源增益效应;另一方面,正念通过资源补偿降低情绪耗竭提升工作幸福感,从而减少资源损耗效应。此外,目标平衡通过资源最优化不仅调节了情绪耗竭对工作幸福感的直接影响,还调节了情绪耗竭在正念与工作幸福感之间的中介效应,最终形成资源平衡效应,且当目标平衡越高时,情绪耗竭的中介效应越弱。

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。

广域分布式储能系统分层控制和SOC均衡控制研究

为了实现广域范围内分布式储能的统一灵活调控,本文研究基于储能云端控制器架构的分布式储能分层分区控制策略。中间层“分布式储能节点控制器”是核心环节,其接收上层云端调度信息实现对下层储能模块SOC的均衡控制,以解决储能电池过度充/过放电问题,从而提高蓄电池储能系统及电网运行可靠性。在传统均衡控制基础上,本文首先改进了一种荷电均衡控制方法,利用SOC差值修正中间层控制系数最可提高荷电均衡速度;为进一步提高荷电均衡速度和防止储能模块功率越限,本文提出了一种基于SOC差值的反正切函数均衡控制策略。最后,通过仿真验证了所提控制方法的正确性和可行性。

面向工程应用的MMC-BESS的SOC均衡控制参数设计

针对模块化多电平电池储能系统(MMC-BESS)技术实际工程应用问题,从调制、效率、子模块电容电压均衡及器件选型4个维度,为荷电状态(SOC)均衡控制参数设计提供理论依据及操作性强的实用设计步骤和方法,并提出了控制参数分段的桥臂内子模块间SOC均衡控制方法,用于提高SOC均衡控制速度,以拟建的示范工程为示例,进行控制参数设计,并通过仿真验证控制参数设计的合理性及分段控制参数加速SOC均衡控制的有效性。

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。

基于改进型一致性算法的储能SOC均衡控制方法

针对光伏、风机等具有不受控性和波动性的分布式发电系统(DGS)大规模并入电网造成的储能单元出力不均匀和荷电状态(SOC)不均衡的问题,基于多代理系统提出了一种基于梯度补偿的改进型一致性算法。将DGS、退役动力电池储能系统(DPBESS)和电网共同组建成多代理微电网系统。在改进一致性算法基础上设计了SOC均衡控制方法,加快了无中心控制器的储能系统SOC均衡速度,保证了微电网内能量的供需平衡。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

基于SOC多模块变压器电池组主动均衡技术研究

针对纯电动汽车动力电池单体间以及电池模组间的均衡速率和均衡效率问题,设计电池单体串联和电池模组串联电路来研究电池单体间和电池模组间充放电时的均衡速率和均衡效率,电池单体间采用电感式和多模块变压器式的主动均衡方式,电池模组间采用多模块变压器主动均衡方式。在MATLAB/Simulink软件环境下分别搭建相应的仿真模型,以电池荷电状态(SOC)为均衡控制变量,采用“均值-差值”控制策略进行仿真实验。仿真结果表明,串联电池单体采用多模块变压器均衡时间是电感式均衡时间的3倍;电池组间均衡时底层单体电池SOC通过电感式均衡快速保持一致,顶层电池模组通过变压器同时充放电,使得电池组SOC保持一致。将单体均衡采用电感式,模组采用多模块变压器式均衡应用于车载多电池箱均衡中有助于提升均衡速率和均衡效率。

Reduced Switching-Frequency State of Charge Balancing Strategy for Battery Integrated Modular Multilevel Converter

A modular multilevel converter(MMC)integrated with split battery cells(BIMMCs)is proposed for the battery management system(BMS)and motor drive system.In order to reduce the switching losses,the state of charge(SOC)balancing strategy with a reduced switching-frequency(RSF)is proposed in this paper.The proposed RSF algorithm not only reduces the switching losses,but also features good balancing performance both in the unbalanced and balanced initial states.The results are verified by extensive simulations in MATLAB/Simulink surroundings.

过载储能系统SoC快速均衡控制与分布式功率分配策略

储能系统过载时,保证荷电状态(state of charge, SoC)均衡并提升其调节不平衡功率的能力是目前亟待解决的问题。为提高过载储能系统的能量利用率,提出了基于SoC快速一致的功率分配策略与离散时间分布式控制方法。首先,利用分布式算法使其他储能电池跟踪到不平衡功率的平均值;然后,给出各储能电池的输出功率或输入功率的表达式,设计基于周期时变控制和多采样率控制的分布式平均一致算法,并给出平均一致算法的最优收敛率。理论分析表明,所提功率分配方案能够实现SoC快速一致,与已有功率分配方案相比,所提方法提升了储能系统对电网不平衡功率的调节能力。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。