在独立运行直流微电网中,由于接入大量电力电子变换装置,系统惯性较低,阻尼较小,系统稳定性较差,同时,新能源和负载的功率波动将引起母线电压波动,严重时会影响直流微电网的稳定运行。为增强系统惯性,本文研究基于参数自适应改进虚拟直...在独立运行直流微电网中,由于接入大量电力电子变换装置,系统惯性较低,阻尼较小,系统稳定性较差,同时,新能源和负载的功率波动将引起母线电压波动,严重时会影响直流微电网的稳定运行。为增强系统惯性,本文研究基于参数自适应改进虚拟直流电机(virtual DC motor,VDCM)控制策略,提升母线电压暂态稳定性。介绍虚拟直流电机控制原理,建立储能控制系统的小信号模型,深入分析虚拟转动惯量、阻尼系数和电压调节器比例、积分参数对系统稳定性影响,以及母线电压波动过程中各波动阶段对参数大小的需求。在此基础上,建立虚拟转动惯量、比例系数和积分系数与母线电压偏差的函数关系式。根据电压偏差动态调节VDCM和电压调节器参数,缩短电压的扰动恢复时间的同时减小电压波动。通过搭建的RTDS和RCP硬件在环实验系统,验证所提控制策略的正确性与可行性。展开更多
为尽可能避免动力电池在使用过程中出现过度充放电从而缩短使用寿命的问题,提出限流均衡和混合均衡相结合的动力电池主动均衡控制策略,建立主动均衡控制仿真模型,分别进行限流均衡、混合均衡及两种均衡策略对比的仿真分析,结果表明:提...为尽可能避免动力电池在使用过程中出现过度充放电从而缩短使用寿命的问题,提出限流均衡和混合均衡相结合的动力电池主动均衡控制策略,建立主动均衡控制仿真模型,分别进行限流均衡、混合均衡及两种均衡策略对比的仿真分析,结果表明:提出的主动均衡控制方法能有效避免电池组不一致性问题,很好满足均衡控制要求。基于dS P ACE/AutoBox搭建主动均衡控制硬件在环实验系统,分别进行恒流充、放电与变流放电下均衡控制实验,结果表明:主动均衡控制策略在各种工况下都能快速实现电池组的均衡,且有较好的均衡效果。展开更多
部分遮蔽(partial shading conditions,PSC)是导致光伏(photovoltaic,PV)–温差(thermoelectricgeneration,TEG)混合系统(PV-TEG)输出功率损耗和组件失配的主要原因之一。为了提升PSC下PV-TEG混合系统的发电效率,提出一种基于海马优化器...部分遮蔽(partial shading conditions,PSC)是导致光伏(photovoltaic,PV)–温差(thermoelectricgeneration,TEG)混合系统(PV-TEG)输出功率损耗和组件失配的主要原因之一。为了提升PSC下PV-TEG混合系统的发电效率,提出一种基于海马优化器(sea horse optimizer,SHO)的PV-TEG混合系统重构方法。该方法以PV-TEG混合系统的输出功率为目标函数,利用SHO调整电气开关动作来改变混合系统阵列中PV-TEG组件的位置,以提高系统整体功率输出。为验证SHO的可行性和优越性,在实际PSC条件和标准PSC条件下对4×4阵列、9×9阵列和15×9阵列进行仿真分析,并与粒子群优化算法、遗传算法、人工蜂群算法和蚁群算法进行全面对比(失配损耗、平均输出功率和开关动作数量),证明采用SHO算法可以缓解遮蔽带来的影响,提升系统功率。仿真结果表明,通过SHO重构后的PV-TEG混合系统功率在4×4阵列中提高38.36%,在9×9阵列中提高20.74%,在15×9阵列中提高21.14%。此外,基于RTLAB平台进行硬件在环实验(hardware in the loop,HIL),验证了PSC下SHO应用于PV-TEG混合系统的硬件可行性。展开更多
针对脉宽调制电流源型换流器(pulse-width modulated current source converter,PWM-CSC)的超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)系统,设计了一款自适应分数阶滑模控制(adaptive fractional-order sliding-mode co...针对脉宽调制电流源型换流器(pulse-width modulated current source converter,PWM-CSC)的超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)系统,设计了一款自适应分数阶滑模控制(adaptive fractional-order sliding-mode control,AFOSMC)策略。首先,将SMES系统的非线性、参数不确定性、未建模动态、以及外部扰动聚合成一个广义扰动,并利用滑模状态扰动观测器(sliding-mode state and perturbation observer,SMSPO)在线估计该扰动值。随后,通过分数阶滑模控制(fractional-order sliding-mode control,FOSMC)实时地对该扰动进行完全补偿,从而显著提高SMES系统的鲁棒性并获得全局一致的控制性能。同时,AFOSMC仅需测量SMES系统的d-q轴电流,并且采用扰动的实时估计值替代上限值进行补偿,因而其易于实现且具有更为合理的控制成本。该文进行了4种算例研究,即:1)有功功率和无功功率调节;2)电网故障下的系统恢复;3)新能源接入的功率波动平抑;4)参数不确定时的鲁棒性。仿真结果表明,AFOSMC相较于其他算法,具有最强的鲁棒性和最佳的动态响应性能。最后,基于dSpace的硬件在环(hardware-in-loop,HIL)实验验证了其硬件可行性。展开更多
在光储交流微电网孤岛模式下,合理管控网内功率,实现多储能与多光伏间协调运行是维持系统长期稳定的关键。据此,提出一种改进型主从式光储协调控制策略,首先,对储能设计一种基于荷电状态(state of charge,SOC)的改进型对等控制方法,使...在光储交流微电网孤岛模式下,合理管控网内功率,实现多储能与多光伏间协调运行是维持系统长期稳定的关键。据此,提出一种改进型主从式光储协调控制策略,首先,对储能设计一种基于荷电状态(state of charge,SOC)的改进型对等控制方法,使多个储能在孤岛情况下可共同支撑交流母线电压,输出功率得到合理分配,稳态下各储能SOC值达到平衡。其次,对光伏设计一种基于交流母线电压信号的自适应功率控制方法,使多个光伏可根据接入点电压频率及幅值自适应调整输出的有功功率和无功功率,能防止储能过度充电并降低储能侧无功输出负担。将上述两种控制方法相结合实现多储能与多光伏间协调运行,协调过程呈现主从关系,通过分析该协调过程,能合理设计网内负荷功耗并引入负荷管理机制。进一步对系统模型进行小干扰稳定性分析可确定控制参数变化对系统的影响。最后,通过基于Rt-lab的硬件在环实验验证了控制策略的有效性。展开更多
文摘在独立运行直流微电网中,由于接入大量电力电子变换装置,系统惯性较低,阻尼较小,系统稳定性较差,同时,新能源和负载的功率波动将引起母线电压波动,严重时会影响直流微电网的稳定运行。为增强系统惯性,本文研究基于参数自适应改进虚拟直流电机(virtual DC motor,VDCM)控制策略,提升母线电压暂态稳定性。介绍虚拟直流电机控制原理,建立储能控制系统的小信号模型,深入分析虚拟转动惯量、阻尼系数和电压调节器比例、积分参数对系统稳定性影响,以及母线电压波动过程中各波动阶段对参数大小的需求。在此基础上,建立虚拟转动惯量、比例系数和积分系数与母线电压偏差的函数关系式。根据电压偏差动态调节VDCM和电压调节器参数,缩短电压的扰动恢复时间的同时减小电压波动。通过搭建的RTDS和RCP硬件在环实验系统,验证所提控制策略的正确性与可行性。
文摘为尽可能避免动力电池在使用过程中出现过度充放电从而缩短使用寿命的问题,提出限流均衡和混合均衡相结合的动力电池主动均衡控制策略,建立主动均衡控制仿真模型,分别进行限流均衡、混合均衡及两种均衡策略对比的仿真分析,结果表明:提出的主动均衡控制方法能有效避免电池组不一致性问题,很好满足均衡控制要求。基于dS P ACE/AutoBox搭建主动均衡控制硬件在环实验系统,分别进行恒流充、放电与变流放电下均衡控制实验,结果表明:主动均衡控制策略在各种工况下都能快速实现电池组的均衡,且有较好的均衡效果。
文摘部分遮蔽(partial shading conditions,PSC)是导致光伏(photovoltaic,PV)–温差(thermoelectricgeneration,TEG)混合系统(PV-TEG)输出功率损耗和组件失配的主要原因之一。为了提升PSC下PV-TEG混合系统的发电效率,提出一种基于海马优化器(sea horse optimizer,SHO)的PV-TEG混合系统重构方法。该方法以PV-TEG混合系统的输出功率为目标函数,利用SHO调整电气开关动作来改变混合系统阵列中PV-TEG组件的位置,以提高系统整体功率输出。为验证SHO的可行性和优越性,在实际PSC条件和标准PSC条件下对4×4阵列、9×9阵列和15×9阵列进行仿真分析,并与粒子群优化算法、遗传算法、人工蜂群算法和蚁群算法进行全面对比(失配损耗、平均输出功率和开关动作数量),证明采用SHO算法可以缓解遮蔽带来的影响,提升系统功率。仿真结果表明,通过SHO重构后的PV-TEG混合系统功率在4×4阵列中提高38.36%,在9×9阵列中提高20.74%,在15×9阵列中提高21.14%。此外,基于RTLAB平台进行硬件在环实验(hardware in the loop,HIL),验证了PSC下SHO应用于PV-TEG混合系统的硬件可行性。
文摘针对脉宽调制电流源型换流器(pulse-width modulated current source converter,PWM-CSC)的超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)系统,设计了一款自适应分数阶滑模控制(adaptive fractional-order sliding-mode control,AFOSMC)策略。首先,将SMES系统的非线性、参数不确定性、未建模动态、以及外部扰动聚合成一个广义扰动,并利用滑模状态扰动观测器(sliding-mode state and perturbation observer,SMSPO)在线估计该扰动值。随后,通过分数阶滑模控制(fractional-order sliding-mode control,FOSMC)实时地对该扰动进行完全补偿,从而显著提高SMES系统的鲁棒性并获得全局一致的控制性能。同时,AFOSMC仅需测量SMES系统的d-q轴电流,并且采用扰动的实时估计值替代上限值进行补偿,因而其易于实现且具有更为合理的控制成本。该文进行了4种算例研究,即:1)有功功率和无功功率调节;2)电网故障下的系统恢复;3)新能源接入的功率波动平抑;4)参数不确定时的鲁棒性。仿真结果表明,AFOSMC相较于其他算法,具有最强的鲁棒性和最佳的动态响应性能。最后,基于dSpace的硬件在环(hardware-in-loop,HIL)实验验证了其硬件可行性。
文摘在光储交流微电网孤岛模式下,合理管控网内功率,实现多储能与多光伏间协调运行是维持系统长期稳定的关键。据此,提出一种改进型主从式光储协调控制策略,首先,对储能设计一种基于荷电状态(state of charge,SOC)的改进型对等控制方法,使多个储能在孤岛情况下可共同支撑交流母线电压,输出功率得到合理分配,稳态下各储能SOC值达到平衡。其次,对光伏设计一种基于交流母线电压信号的自适应功率控制方法,使多个光伏可根据接入点电压频率及幅值自适应调整输出的有功功率和无功功率,能防止储能过度充电并降低储能侧无功输出负担。将上述两种控制方法相结合实现多储能与多光伏间协调运行,协调过程呈现主从关系,通过分析该协调过程,能合理设计网内负荷功耗并引入负荷管理机制。进一步对系统模型进行小干扰稳定性分析可确定控制参数变化对系统的影响。最后,通过基于Rt-lab的硬件在环实验验证了控制策略的有效性。
